[論文レビュー] The Optical Gravitational Lensing Experiment. Small Amplitude Variable Red Giants in the Magellanic Clouds

I. Soszyński, A. Udalski+6 more|arXiv (Cornell University)|Jul 2, 2004

Astronomical Observations and InstrumentationEngineering被引用数 21

ひとこと要約

本研究は、オGLE-IIおよびオGLE-IIIの光度測定を用いて大・小マゼラン雲内の小振幅変動赤色巨星（OSARGs）を分析し、2つの明確な脈動群を同定した。TRGB（赤色巨星ギリシャの頂点）以下の星は、最初の上昇段階のRGBと2回目の上昇段階のAGBの星の混合であり、マゼラン雲と銀河中心核の両方における脈動特性が顕著に類似していることから、異なる金属量環境下でも普遍的な脈動メカニズムが存在することが示唆された。

ABSTRACT

We present analysis of the large sample of variable red giants from the Large and Small Magellanic Clouds detected during the second phase of the Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE-II) and supplemented with OGLE-III photometry. Comparing pulsation properties of detected objects we find that they constitute two groups with clearly distinct features. In this paper we analyze in detail small amplitude variable red giants (about 15400 and 3000 objects in the LMC and SMC, respectively). The vast majority of these objects are multi-periodic. At least 30% of them exhibit two modes closely spaced in the power spectrum, what likely indicates non-radial oscillations. About 50% exhibit additional so called Long Secondary Period. To distinguish between AGB and RGB red giants we compare PL diagrams of multi-periodic red giants located above and below the tip of the Red Giant Branch (TRGB). The giants above the TRGB form four parallel ridges in the PL diagram. Among much more numerous sample of giants below the TRGB we find objects located on the low luminosity extensions of these ridges, but most of the stars are located on the ridges slightly shifted in logP. We interpret the former as the second ascent AGB red giants and the latter as the first ascent RGB objects. Thus, we empirically show that the pulsating red giants fainter than the TRGB are a mixture of RGB and AGB giants. Finally, we compare the Petersen diagrams of the LMC, SMC and Galactic bulge variable red giants and find that they are basically identical indicating that the variable red giants in all these different stellar environments share similar pulsation properties.

研究の動機と目的

• 大・小マゼラン雲における小振幅変動赤色巨星（OSARGs）の脈動特性を特徴づけること。
• 周期-光度（PL）図を用いて、最初の上昇段階の赤色巨星分枝（RGB）と2回目の上昇段階の超巨星分枝（AGB）に位置する赤色巨星を区別すること。
• マゼラン雲のOSARGsの脈動行動を、銀河中心核のOSARGsと比較し、環境依存性を評価すること。
• 観測された周期-振幅関係およびPetersen図が、非軸対称振動か、対流駆動脈動かを示唆するかを特定すること。

提案手法

• オグレ・イェールIIおよびオグレ・イェールIIIの調査から得られた光度測定データを用い、大・小マゼラン雲をカバーする複数回の観測データを活用した。
• ピリオドグラム解析により脈動周期と振幅を特定し、特に多周期星および近接周波数ペアに注目した。
• TRGB（赤色巨星分枝の頂点）の上・下の星について、周期-光度（PL）図を作成し、明確なリッジが観測された。
• Petersen図を用いて、異なる星の集団および環境間での周期比を比較した。
• 周期-振幅関係およびPL図の形状に基づいてサンプルをグループ化し、進化状態を推定した。
• Wrayら（2004）による銀河中心核のOSARGsと比較し、Petersen図および周期-振幅図を用いて、環境間の一貫性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 マゼラン雲における小振幅変動赤色巨星は、主に最初の上昇段階のRGBか、2回目の上昇段階のAGBの星か？
• RQ2 パワースペクトルに近接した周波数ペアを示すOSARGsの割合はどの程度で、非軸対称振動を示唆するか？
• RQ3 TRGBの上・下のOSARGsの周期-光度関係はどのように異なり、星の進化に何を示唆するか？
• RQ4 金属量や距離の違いがあるにもかかわらず、マゼラン雲と銀河中心核のOSARGsの脈動特性は根本的に類似しているか？
• RQ5 銀河中心核のOSARGsで観測された2つの明確な周期-振幅シーケンスは、RGBとAGB星の混合によって説明可能か？

主な発見

• 大マゼラン雲および小マゼラン雲にそれぞれ約15,400および3,000の小振幅変動赤色巨星が同定された。
• 少なくとも30％のOSARGsが2つの近接した脈動モードを示しており、非軸対称振動を示唆している。
• TRGBより上の巨星はPL図に4本の平行リッジを形成し、これは2回目の上昇段階のAGB星と解釈された。
• TRGBより下の巨星は、わずかにずれたリッジを示す最初の上昇段階のRGB星と、リッジの低光度延長部を示す2回目の上昇段階のAGB星の混合である。
• LMC、SMCおよび銀河中心核のOSARGsのPetersen図はほぼ同一であり、異なる星間環境間で類似した脈動特性を示している。
• 銀河中心核のOSARGsで観測された2つの明確な周期-振幅シーケンスは、それぞれb3およびb2シーケンスに対応し、b4シーケンスはTRGBより明るいAGB星に対応している。