[論文レビュー] The distance modulus of the Large Magellanic Cloud based on double-mode RR Lyrae stars

G. Kovács|arXiv (Cornell University)|Nov 2, 2000

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 9

ひとこと要約

本研究では、MACHO調査から得た大マゼラン雲（LMC）の二重モードRR Lyrae（RRd）星を用いて、LMCの距離モジュラスを決定する。線形脈動モデルと一貫した温度スケールを有する星の大気モデルを適用することで、距離モジュラス18.52 magが得られ、これは「長い」距離スケールを支持しており、系統的誤差（主に温度ゼロ点）がこの値を短い距離推定値と一致させるには、著しく不自然なパrameter調整を要する可能性が低いことを示している。

ABSTRACT

We use double-mode RR Lyrae (RRd) stars from the MACHO variable star database of the Large Magellanic Cloud (LMC) to estimate its distance, by utilizing photometric data, linear pulsation and stellar atmosphere models. If we set E_(B-V)=0.11 and [M/H]=-1.5 for LMC, we get M-m=18.52 mag, which is in agreement with the value obtained from Galactic cluster RRd stars. Although the formal statistical error (standard deviation) of M-m derived from the MACHO set is only 0.024 mag, the systematic errors are more substantial. These errors are mostly due to the zero point ambiguity of the temperature scale and to the error of the photometric calibration. However, the fact that the distance moduli obtained in this and in our former studies of cluster RRd and Small Magellanic Cloud beat Cepheids agree so well, implies that the only serious source of error is the zero point of the temperature scale, which should not have larger than +/-0.10 mag effect on the distance modulus.

研究の動機と目的

• MACHO調査の二重モードRR Lyrae（RRd）星を用いて、大マゼラン雲（LMC）の距離モジュラスを決定すること。
• RRdに基づく距離モジュラスが、銀河系の球状星団および小マゼラン雲のビートセフェイドからの独立した推定値と整合するかを評価すること。
• 系統的誤差（特に温度ゼロ点）が導出された距離モジュラスに与える影響を評価すること。
• 「長い」距離スケール（DM ≈ 18.5）が「短い」推定値（DM ≈ 18.2）と一致するように、妥当なパrameter調整によって是正可能かどうかを検証すること。
• 標準的な星の大気および脈動モデルが、銀河外系天体の距離決定に適しているかどうかを検証すること。

提案手法

• LMC内の181個のRRd星について、MACHO調査の多色光度データ（VおよびRc）を用いる。
• 線形脈動モデルを適用し、光度を周期（P0、P1）、効果的温度（Teff）、金属量[M/H]と関連付ける。
• 星の大气モデル（Castelli et al. 1997）から得られる色-温度関係を、Blackwell & Lynas-Gray（1994）の赤外線フラックス法（IRFM）に校正済みとして用いる。
• Kovács & Walker（1999）のボロメトリック補正式を用いて、モデルの光度を絶対等級に変換する。
• モデルの絶対等級と観測された視等級を比較することで距離モジュラスを導出する。
• 一貫した温度ゼロ点（BLG94スケール）を適用し、Teff、E(B-V)、[M/H]、周期比の不確実性に対する感度を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 脈動および大気モデルを用いて、二重モードRR Lyrae星から得た距離モジュラスは、LMCでどのようになるか？
• RQ2 RRdに基づく距離モジュラスは、銀河系の球状星団およびSMCのビートセフェイドからの独立した推定値とどのように比較できるか？
• RQ3 RRd距離決定における主な系統的誤差の原因は何か？ また、これにより「長い」と「短い」距離スケールの不一致を是正できるか？
• RQ4 RRdから得られた距離モジュラスを「短い」スケール（18.2 mag）に合わせるには、効果的温度ゼロ点を著しくシフトさせる必要があるか？
• RQ5 金属量、赤外線量、光度測定校正の不確実性に対して、結果はどの程度頑健か？

主な発見

• MACHO調査の181個のRRd星を用いて、LMCの距離モジュラスは18.52 magと決定された。
• 距離モジュラスの形式的統計誤差は0.024 magであり、サンプルサイズが大きいことによる高い精度を示している。
• 系統的誤差（主に温度ゼロ点および光度測定校正）は統計誤差を上回っており、距離モジュラスに±0.10 magの影響を与える可能性がある。
• 結果は、銀河系のRRd星およびSMCのビートセフェイドからの独立した推定値と良好に一致しており、いずれもDM ≈ 18.5 magを示している。
• 距離モジュラスを「短い」スケール（18.2 mag）に引き下げるには、温度スケールを300 Kシフトさせる必要があるが、これは現在のIRFM校正と照らして不自然とされる。
• 複数の独立したデータセットにおける一貫性から、「長い」距離スケールが頑健であることが示され、それを「短い」スケールと一致させるには、温度または金属量に著しい変更が必要となる。