[論文レビュー] The OGLE Collection of Variable Stars. Classical, Type II, and Anomalous Cepheids toward the Galactic Center

I. Soszyński, A. Udalski+12 more|arXiv (Cornell University)|Dec 4, 2017

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 31

ひとこと要約

本論文は、2010年から2017年までのOGLE-IVのV Iバンド光度測定に基づき、銀河のへそ部に位置する古典的・型II・異常Cepheidの最大規模の集積を提示している。87個の古典的Cepheid、924個の型II Cepheid（BL Her、W Vir、RV Tau星を含む）、20個の異常Cepheid（銀河のへそ部で初めて検出）に加え、828個の新しいRR Lyrae星を同定し、脈動物理学および銀河構造の研究に寄与する、OGLE変光星コレクションの大幅な拡充がなされた。

ABSTRACT

We present a collection of classical, type II, and anomalous Cepheids detected in the OGLE fields toward the Galactic center. The sample contains 87 classical Cepheids pulsating in one, two or three radial modes, 924 type II Cepheids divided into BL Her, W Vir, peculiar W Vir, and RV Tau stars, and 20 anomalous Cepheids - first such objects found in the Galactic bulge. Additionally, we upgrade the OGLE Collection of RR Lyr stars in the Galactic bulge by adding 828 newly identified variables. For all Cepheids and RR Lyr stars, we publish time-series VI photometry obtained during the OGLE-IV project, from 2010 through 2017. We discuss basic properties of our classical pulsators: their spatial distribution, light curve morphology, period-luminosity relations, and position in the Petersen diagram. We present the most interesting individual objects in our collection: a type II Cepheid with additional eclipsing modulation, W Vir stars with the period doubling effect and the RVb phenomenon, a mode-switching RR Lyr star, and a triple-mode anomalous RRd star.

研究の動機と目的

• 本研究は、新たに同定された古典的・型II・異常Cepheidを含め、銀河のへそ部におけるOGLE変光星コレクションを拡充することを目的としている。
• 中央銀河系におけるCepheidおよびRR Lyrae星の脈動特性と進化状態の理解を深めることを目的としている。
• すべての同定された変光星に対して、長期的かつ高頻度の時系列光度測定を提供し、モード切替や周期変化といった非定常現象の詳細な分析を可能にすることを目的としている。
• 828個の新しい変光星を同定することで、RR Lyrae星のOGLEカタログを更新・拡張し、金属量および運動学的分析に用いるサンプルを強化することを目的としている。
• 統計的に信頼性の高い、複数モードの脈動星のサンプルを、密集して光が遮られる高密度領域に提供することで、星の脈動および進化モデルの検証を支援することを目的としている。

提案手法

• 本研究は、2010年から2017年にかけて1.3mワルシャワ望遠鏡を用いて、銀河中心方向の121個のOGLE-IVフィールドから得られたV Iバンド光度測定を用いた。
• 周波数範囲0–24サイクル/日、ステップ0.00005サイクル/日の範囲で、フーリエ法（FNPEAKSコード）を用いて周期探索を実施した。
• 周期が0.2～100日で、振幅が0.05mag以上の光曲線に対して、フーリエ余弦級数をフィッティングし、低次の係数（R21、φ21、R31、φ31）を抽出した。
• 脈動星の分類は、光曲線の形状の視覚的検査およびフーリエパラメータに基づき、色と周期比分析による補足的支援を加えた。
• OGLE-IVデータは、光曲線の長基盤を延長する目的でOGLE-IIおよびOGLE-IIIデータと照合したが、密集による光度測定オフセットに注意を払った。
• 異常RRd星はペテルセン図を用いて同定され、標準RRdシーケンスから外れた対象は、P1O/PF比とBlazhko変調に基づき異常と分類された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 銀河のへそ部における古典的Cepheidの空間的分布と脈動行動は何か？また、それらは周期-光度関係とどのように関係しているか？
• RQ2 BL Her、W Vir、RV Tau星を含む型IICepheidの性質は、銀河のへそ部でどのように異なっているのか？また、それらは古くから存在する星の集団をどのように明らかにするか？
• RQ3 銀河のへそ部における異常Cepheidの性質と意義は何か？また、大・小マゼラン雲におけるそれらと比較してどう異なるか？
• RQ4 この領域におけるRR Lyrae星では、モード切替やBlazhko変調といった非定常的行動が観測されるか？
• RQ5 銀河のへそ部に存在する三重モードおよび二重モードRR Lyrae星の光曲線特性は、他の星団系と比較してどう異なるか？

主な発見

• OGLE変光星コレクションには、87個の古典的Cepheid、924個の型IICepheid（うち113個のW Vir星、10個のRV Tau星を含む）、20個の異常Cepheid（銀河のへそ部で初めて検出）が新たに追加された。
• 828個の新しいRR Lyrae星が同定され、既存のカタログが大幅に拡充され、古くから存在する星の集団の研究が改善された。
• モード切替を示すRR Lyrae星、OGLE-BLG-RRLYR-17342は、2010年から2017年の間に単一モード（RRab）から二重モード（RRd）脈動に変化し、2015年に第1オーバートーンモードが出現した。
• 二重モードRR Lyrae星2個が確認された：OGLE-BLG-RRLYR-24137およびOGLE-BLG-RRLYR-38791。後者は、基本モード、第1オーバートーンモード、第2オーバートーンモードの三重モード脈動を示している可能性がある。
• ペテルセン図の結果、24個の二重モードRR Lyr星が標準RRdシーケンスから外れており、P1O/PF比とBlazhko変調に基づき異常RRd星に再分類された。その多くはBlazhko変調を示していた。
• OGLE-II、-III、-IVデータを統合した長基盤光曲線（最大20年）により、周期変化、モード切替、連星系における光時遅れ効果といった非定常現象の詳細な研究が可能になった。