[論文レビュー] The OGLE Collection of Variable Stars. Type II Cepheids in the Magellanic System

I. Soszyński, A. Udalski+11 more|arXiv (Cornell University)|Jun 29, 2018

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 27

ひとこと要約

本研究では、21年間のOGLE-IVおよびそれ以前の光度測定データを用いて、代表的なタイプIIセフェイドの最も包括的なカタログを報告している。338個の変光星を同定し、BLヘルクライス、Wバージニス、異常Wバージニス、RVテウリ星に分類した。空間的分布の違いや、周期・振幅の変化、食連続二重星、混沌とした浅い最小値の入れ替えといった複雑な変動を明らかにした。これらは、二重星相互作用や動的不安定性がその進化に果たす役割を示している。

ABSTRACT

We present a nearly complete collection of type II Cepheids in the Magellanic System. The sample consists of 338 objects: 285 and 53 variables in the Large and Small Magellanic Clouds, respectively. Based on the pulsation periods and light-curve morphology, we classified 118 of our type II Cepheids as BL Herculis, 120 as W Virginis, 34 as peculiar W Virginis, and 66 as RV Tauri stars. For all objects, we publish time-series VI photometry obtained during the OGLE-IV survey, from 2010 to the end of 2017. We present the most interesting individual objects in our collection: 16 type II Cepheids showing additional eclipsing or ellipsoidal variability, two RV Tau variables more than 2.5 mag fainter than other stars of this type in the LMC, an RVb star that drastically decreased the amplitude of the long-period modulation, type II Cepheids exhibiting significant amplitude and period changes, and an RV Tau star which experiences interchanges of deep and shallow minima. We show that peculiar W Vir stars have markedly different spatial distribution than other subclasses of type II Cepheids, which indicates different evolutionary histories of these objects.

研究の動機と目的

• 長期間の光度測定を用いて、大マゼラン雲および小マゼラン雲におけるタイプIIセフェイドのほぼ完全で高精度なカタログを構築すること。
• 周期および光曲線の形状に基づいて、タイプIIセフェイドをBLヘルクライス、Wバージニス、異常Wバージニス、RVテウリ星に分類すること。
• 特に異常Wバージニス星およびRVテウリ星において、二重性および動的不安定性が変動に与える影響を調査すること。
• 長期光曲線を分析し、周期・振幅の変化、最小値の入れ替えといった非定常現象を特定すること。
• タイプIIセフェイドの亜種間における空間的分布の違いが示す進化的意味を検討すること。

提案手法

• 2010年から2017年までにわたる21年間のOGLE-IVおよびそれ以前のOGLE-III/II調査によるVIバンド光度測定データを用いた。1992年まで遡る。
• 正確な機器光度測定のため差分画像解析（DIA）を適用し、標準変換を用いてジョンソン＝カウジンズVI等級に変換した。
• 脈動周期および光曲線の形状に基づいて分類し、BLヘルクライス（1–4日）、Wバージニス（4–20日）、異常Wバージニス、RVテウリ星（20日以上）を区別した。
• 光曲線における食・楕円形変光、周期の周期的変化、光時遅れ効果を用いて二重星の兆候を同定した。
• 亜種の空間的分布をマップし、特に異常Wバージニス星と他のクラスとの対比から進化の違いを推測した。
• 長期光曲線を分析し、周期・振幅の変調（Blazhko効果に類似した準周期的挙動を含む）および混沌とした最小値の入れ替えを調査した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 21年間の連続的光度測定に基づき、マゼラン雲におけるタイプIIセフェイドの完全性と分布はどの程度か？
• RQ2 異常Wバージニス星の光曲線の形状と空間的分布は、他のタイプIIセフェイド亜種とどのように異なり、進化にどのような示唆を与えるか？
• RQ3 長周期タイプIIセフェイド（WバージニスおよびRVテウリ星）における周期・振幅の変化は、混沌とした力学的挙動か二重星相互作用に起因するか、その程度はいかにか？
• RQ4 一部のRVテウリ星に観測される深さの異なる最小値の入れ替えは、何によって引き起こされるのか、長期的変動とどのように関連しているか？
• RQ5 長期的光度測定は、特にRVテウリ星および異常Wバージニス星において、隠れた二重星系やほこりの円盤を特定できるか？

主な発見

• 本研究では、338個のタイプIIセフェイドのほぼ完全なサンプルを提示した：大マゼラン雲（LMC）に285個、小マゼラン雲（SMC）に53個。
• 338個の変光星のうち、118個がBLヘルクライス、120個がWバージニス、34個が異常Wバージニス、66個がRVテウリ星であり、周期および光曲線の形状に基づいて分類された。
• 異常Wバージニス星は、他のタイプIIセフェイド亜種とは顕著に異なる空間的分布を示しており、別個の進化歴を示唆している。
• 16個のタイプIIセフェイドが、追加の食または楕円形変光を示しており、二重性を示している。一部は光時遅れ効果による周期の周期的変化を示している。
• LMCの2つのRVテウリ星は、通常のRVテウリ星よりも2.5mag以上明るくないため、極端な進化状態または異常な環境にある可能性がある。
• RVb星（OGLE-LMC-T2CEP-207）は、長周期変調の振幅を著しく減少させた。もう1つの星（OGLE-LMC-T2CEP-032）は960日周期の変調を示し、時間経過とともに振幅が大きさから小さくなった。
• 3つの星（OGLE-LMC-T2CEP-026, -044, -015）は顕著な振幅・周期の変化を示し、Blazhko効果に類似した準周期的変調を示した。
• RVテウリ星 OGLE-LMC-T2CEP-015 は16年間にわたり、深さの異なる最小値の2回の入れ替えを経験しており、低次元の混沌とした挙動を示している。
• Wバージニス星およびRVテウリ星における周期の変化は不規則であり、不安定性帯内での進化とは直接関係しないことが示唆され、複雑な動的不安定性を示している。