[論文レビュー] The Long Secondary Period (LSP) Variables: Overview and Some Analysis

John R. Percy, Mayank H. Shenoy|arXiv (Cornell University)|Dec 8, 2023

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、ASAS-SNおよびAAVSOのデータを用いて、長二次周期（LSP）変光星—赤超巨星で顕著な二次周期の変動を示す星—を調査した。LSPの振幅は中程度の明るさの星で最大となり、ミラ変星では最小であることが判明した。これは、降着したダストに覆われた連星の食モデルを支持するものであり、LSPおよび脈動周期は星の大きさと明るさに伴い増加する。

ABSTRACT

We briefly review the phenomenon of long secondary periods (LSPs) in red giants, and the LSP variable stars classification introduced in the All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN) variable star catalog; they are red giant Long Period Variables (LPVs) in which their LSP variability is significantly greater than their pulsational variability. We then describe and discuss the results of a period and amplitude analysis of a random sample of 35 LSP variables in the ASAS-SN catalog, using ASAS-SN data and the AAVSO VStar time-series analysis software. The pulsation period and amplitude, and LSP, all increase with increasing luminosity or size of the star, as expected. The behavior of the LSP amplitude is more complicated; it appears to be larger in moderate-luminosity stars, and smaller in low- and high-luminosity stars. In particular, it is relatively small in a sample of 27 Mira stars, analyzed separately using AAVSO visual data. These results are discussed in the context of the current model for the LSP phenomenon, namely that it is caused by eclipses of the red giant star by a dust-enshrouded companion.

研究の動機と目的

• 赤超巨星における長二次周期（LSP）変光星の周期および振幅の挙動を特徴づけること。
• LSP変動と星の明るさまたはサイズとの関係を調査すること。
• 特にミラ星において、LSP変動の振幅が異なる明るさの領域にわたってどのように変化するかを検討すること。
• 観測データを用いて、LSP現象の食を伴うダストに包まれた連星モデルを検証すること。
• ASAS-SNカタログに含まれる35個のLSP変光星のランダムサンプルに対する統計的分析を提供すること。

提案手法

• ASAS-SN変光星カタログからランダムに35個のLSP変光星を選定した。
• ASAS-SNの光曲線とAAVSOのVStar時系列解析ソフトウェアを用いて、周期および振幅解析を実施した。
• 星の明るさとサイズを関数として、脈動周期・振幅およびLSP振幅を分析した。
• AAVSOの視覚的等級データを用いて、27個のミラ星について別個の解析を実施した。
• 観測されたLSP振幅を星の進化段階と明るさと関連づけ、食を伴う連星仮説を検証した。
• 周期および振幅の統計的傾向を用いて、LSP変動の背後にある物理的メカニズムを推測した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 赤超巨星の明るさやサイズが増加するにつれて、LSP周期および振幅はどのように変化するか？
• RQ2 なぜミラ星におけるLSP振幅は他のLSP変光星よりも小さいのか？
• RQ3 LSP変光星において、脈動周期とLSP周期の関係は何か？
• RQ4 観測されたLSP振幅の傾向は、食を伴うダストに包まれた連星モデルを支持するか？
• RQ5 赤超巨星の異なる明るさの領域において、LSP変動の振幅はどのように変化するか？

主な発見

• 脈動周期および振幅に加え、LSPも星の明るさやサイズが増加するにつれて増加する。
• LSP振幅は中程度明るさの星で最大となり、低明るさおよび高明るさの星では小さくなる。
• AAVSOの視覚的データを用いて解析した27個のミラ星のサンプルでは、LSP振幅が特に小さかった。
• 明るさクラスごとのLSP振幅の観測傾向は、星がダストに包まれた連星による食によってLSPが生じるというモデルと整合的である。
• 星の大きさに伴いLSPおよび脈動周期が増加する傾向は、明るさの増加に伴い星の半径が増加する進化的傾向を支持する。
• LSP振幅の複雑な挙動は、星の進化に伴うダスト分布や連星系の軌道幾何学的変化に起因する非単調な依存関係を示唆している。