[論文レビュー] The Optical Gravitational Lensing Experiment. Cepheids in the Galaxy IC1613: No Dependence of the Period--Luminosity Relation on Metallicity

A. Udalski, Ł. Wyrzykowski+6 more|arXiv (Cornell University)|Sep 25, 2001

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 11

ひとこと要約

本研究では、OGLE-II微引力レンズ調査から得られた金属不足銀河IC1613内の138個のセフェイドのVIバンド光度測定値を提示する。セフェイドの周期−光度関係（PL関係）に金属量依存性は認められず、IC1613（[Fe/H] ≈ −1.0 dex）と大・小マゼラン雲の間で傾きが同一で、ゼロポイントも一貫しており、PL関係の普遍性が確認された。IC1613までの距離モジュラスは、セフェイド、RR Lyrae星、赤巨星回折端（TRGB）、赤クラスター星を含む4つの標準標準巻尺を用いて24.20 ± 0.02 mag（統計的誤差）として決定された。系統誤差は±0.07 magである。

ABSTRACT

We present results of the search for Cepheids in the galaxy IC1613 carried out as a sub-project of the OGLE-II microlensing survey. 138 Cepheids were found in the 14.2x14.2 arcmin region in the center of the galaxy. We present light curves, VI photometry and basic data for all these objects, as well as color-magnitude diagram of the observed field. The Period--Luminosity (PL) diagrams for IC1613 fundamental mode Cepheids for VI and interstellar extinction insensitive index W_I are constructed. Comparison of PL relations in metal poor galaxy IC1613 ([Fe/H]~-1.0 dex) with relations in metal richer Magellanic Clouds allows us to study dependence of Cepheid PL relations on metallicity in the wide range of metallicities covered by these three galaxies. The slopes of PL relations in IC1613 are identical as in the Magellanic Clouds. The comparison of brightness of Cepheids with the magnitudes of the tip of the red giant branch stars and RR Lyr stars in all three objects provides information on the stability of zero points of PL relations in the I and V-band, respectively. We find that the zero points of PL relations are constant to better than $\\pm0.03$ mag over the entire range of covered metallicities. Thus, the most important conclusion of the paper is that the Cepheid PL relations do not depend on metallicity. Additionally we determine the mean distance to IC1613, based on the common distance scale resulting from four major stellar distance indicators: Cepheids, RR Lyr, TRGB and red clump stars. The distance modulus to IC1613 is equal to (m-M)_IC1613=24.20 mag with the standard deviation of +/-0.02 mag from six measurements and systematic uncertainty of calibrations of +/-0.07 mag.

研究の動機と目的

• 金属貧乏銀河IC1613におけるセフェイドの研究を通じて、セフェイドの周期−光度（PL）関係が金属量に依存するかどうかを調査すること。
• 金属貧乏のIC1613（[Fe/H] ≈ −1.0 dex）から金属豊富のマゼラン雲まで広い金属量範囲におけるPL関係のゼロポイントの安定性を検証すること。
• セフェイド、RR Lyrae星、赤巨星回折端（TRGB）、赤クラスター星を含む複数の星系距離標準を用いて、IC1613までの正確な距離モジュラスを決定すること。
• 外部銀河距離スケールの校正に使用可能な、高品質で校正済みのIC1613内セフェイドのVIバンド光度測定データを提供すること。

提案手法

• チリのラス・カンパニャス天文台に設置された1.3mワルシャワ望遠鏡を用い、IC1613中心の14.2'×14.2'領域に対して深さと広さを兼ね備えたVIバンドCCD光度測定を実施した。
• 光度曲線解析により138個のセフェイドを特定し、V、I、およびW_I（Iバンドの減光に不感なインデックス）バンドにおける周期−光度（PL）図を構築した。
• V-I色指数から得られる色超過推定値を用いて、観測された等級を星間減光補正した。
• IC1613のPL関係の傾きとゼロポイントを、大マゼラン雲および小マゼラン雲のそれと比較し、金属量依存性を評価した。
• セフェイド、RR Lyrae星、TRGB、赤クラスター星の4つの独立した星系距離標準の結果を統合することで、IC1613までの距離モジュラスを計算した。
• 複数の銀河にわたって検証された、ヒッパルコス校正済みの赤クラスター星の等級を共通の距離スケールのゼロポイントの基準として用いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 基本モードセフェイドの周期−光度関係は、金属量に依存するのか。特に、IC1613のような金属貧乏環境においては？
• RQ2 IC1613（[Fe/H] ≈ −1.0 dex）からLMC（[Fe/H] ≈ −0.5 dex）までの金属量範囲にわたり、セフェイドPL関係のゼロポイントは安定しているのか？
• RQ3 IC1613におけるセフェイド、RR Lyrae星、TRGB、赤クラスター星といった複数の標準巻尺から得られる距離モジュラスの整合性は、外部銀河距離スケールの普遍的校正を裏付けるものか？
• RQ4 IC1613内の人口効果や年齢のばらつきが、赤クラスター星やTRGB星の明るさにどの程度影響を及ぼすか？

主な発見

• IC1613におけるセフェイドの周期−光度関係の傾きは、マゼラン雲と同一であり、金属量依存性がないことを示している。
• IC1613におけるPL関係のゼロポイントは、マゼラン雲と±0.03 mag以内で一致しており、金属量範囲にわたるゼロポイントの安定性が確認された。
• IC1613までの距離モジュラスは、(m−M)IC1613 = 24.20 ± 0.02 mag（統計的誤差）として決定され、校正および混合効果に起因する系統誤差は±0.07 magである。
• セフェイド、RR Lyrae星、TRGB、赤クラスター星からの6つの独立した距離測定は、標準偏差がわずか±0.02 magである一貫した平均距離モジュラスを示した。
• IC1613における赤クラスター星のIバンド等級は、若い銀河（LMCなど）と一致しており、年齢や金属量依存性は顕著でないことが示され、標準巻尺としての使用が支持された。
• 138個のセフェイドすべての光度曲線およびVIバンド等級を含む光度測定データは、OGLEアーカイブを通じて公開されている。