[論文レビュー] The Optical Gravitational Lensing Experiment. Miras and Semiregular Variables in the Large Magellanic Cloud

I. Soszyński, A. Udalski+7 more|arXiv (Cornell University)|Dec 22, 2005

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 9

ひとこと要約

本研究では、OGLE-IIおよびOGLE-IIIの光学的光度測定と2MASSの近赤外データを組み合わせ、大マゼラン雲における3,221個のミラ変星および準周期的変星を特定した。その結果、周期-等級平面におけるC、C′、Dの系列が酸素被覆型と炭素被覆型の化学組成に基づいて二つの明確なリッジに分かれることを明らかにした。これにより、スペクトル型の信頼性の高い識別が可能となり、単一エポックのデータから平均Ks等級を補正した後、酸素被覆型と炭素被覆型の変星が異なるKsバンドPL関係に従うことが示された。

ABSTRACT

We use the OGLE-II and OGLE-III data in conjunction with the 2MASS near-infrared (NIR) photometry to identify and study Miras and Semiregular Variables (SRVs) in the Large Magellanic Cloud. We found in total 3221 variables of both types, populating two of the series of NIR period-luminosity (PL) sequences. The majority of these objects are double periodic pulsators, with periods belonging to both PL ridges. We indicate that in the period - Wesenheit index plane the oxygen-rich and carbon-rich AGB stars from the NIR PL sequences C, C' and D split into well separated ridges. Thus, we discover an effective method of distinguishing between O-rich and C-rich Miras, SRVs and stars with Long Secondary Periods using their V and I-band photometry. We present an empirical method of estimating the mean K_s magnitudes of the Long Period Variables using single-epoch K_s measurements and complete light curves in the I-band. We utilize these corrected magnitudes to show that the O-rich and C-rich Miras and SRVs follow somewhat different K_s-band PL relations.

研究の動機と目的

• 長基準の光学的および近赤外光度測定を用いて、大マゼラン雲におけるミラ変星および準周期的変星（SRV）を特定・特徴付けること。
• 特にC、C′、Dの近赤外における周期-等級（PL）系列の複雑な構造を調査すること。
• 単一エポックのKsバンド測定値と完全なIバンド光曲線を用いて、長周期変星の平均Ksバンド等級を推定する手法を開発すること。
• 酸素被覆型と炭素被覆型のAGB星が異なるKsバンドPL関係に従うかどうかを特定すること。
• 金属量および星形成歴の理解に寄与するように、PL系列および進化段階に応じたC/M比（炭素-マグネシウム比）を評価すること。

提案手法

• 1997年から2005年までに、ラス・カンパナス天文台の1.3mワルシャワ望遠鏡を用いて実施されたOGLE-IIおよびOGLE-III調査の長期的IバンドおよびVバンド光度測定データを用いた。
• 光学的光曲線と2MASSの近赤外光度測定を照合し、変星のKsバンド等級を取得した。
• 単一エポックのKsバンド測定値と完全なIバンド光曲線を用いて、変動を補正した平均Ksバンド等級を推定する手法を適用した。
• VバンドおよびIバンドを用いた周期-ウェーゼンハイター指数（WI）図を作成し、周期-WI平面における位置に基づいて酸素被覆型と炭素被覆型のAGB星を分離した。
• 平均等級を補正した後、Ksバンドにおける周期-等級関係を酸素被覆型と炭素被覆型のミラ変星およびSRVについて分析した。
• ピーターセン図および二次的振動周期を用いて、多周期的変星の分類および進化状態の推定を支援した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 大マゼラン雲における周期-等級系列C、C′、Dは、酸素被覆型と炭素被覆型のAGB星に対応する二重構造を示すか？
• RQ2 VバンドおよびIバンド光度測定のみを用いて、酸素被覆型と炭素被覆型のミラ変星およびSRVを信頼性高く区別できるか？
• RQ3 平均等級を補正した後、酸素被覆型と炭素被覆型のミラ変星およびSRVが異なるKsバンド周期-等級関係に従うか？
• RQ4 異なるPL系列における炭素被覆型と酸素被覆型のAGB星の相対的割合（C/M比）は何か？また、進化段階に応じてどのように変化するか？
• RQ5 ほこりによる遮蔽または固有の色の違いが、近赤外における観測された周期-等級関係にどのように影響するか？

主な発見

• 周期-ウェーゼンハイター指数（WI）図から、C、C′、Dの系列が酸素被覆型と炭素被覆型のAGB星を明確に分離する二つの明確なリッジに分裂していることが判明した。
• C系列ではC/M比が全体で1.21（TRGB上では1.64）、C′では0.76（TRGB上では0.92）、DではTRGB上でのみ0.20であり、進化段階に強く依存していることが示された。
• 単一エポックのデータとIバンド光曲線を用いて平均Ks等級を補正した後、C系列のKsバンドPL関係における散乱が顕著に減少した。
• 酸素被覆型と炭素被覆型のミラ変星およびSRVは、それぞれ異なるKsバンド周期-等級関係に従っており、同じ周期において炭素被覆型の星が平均的にKsバンドで暗いことが分かった。
• 周期-WI平面における観測された分裂は、主に酸素被覆型星に見られるTiO吸収によるV–I色の違いに起因しており、PL関係自体の本質的差異によるものではない。
• 結果は、遮蔽のない炭素被覆型と酸素被覆型のミラ変星が同じKsバンドPL関係に従うが、炭素被覆型星におけるほこりによる遮蔽が、光学PL平面での観測されたオフセットを引き起こしていることを支持する。