[論文レビュー] The Optical Gravitational Lensing Experiment. The OGLE-III Catalog of Variable Stars. IV. Long-Period Variables in the Large Magellanic Cloud

I. Soszyński, A. Udalski+7 more|arXiv (Cornell University)|Oct 7, 2009

Astronomical Observations and InstrumentationEngineering被引用数 21

ひとこと要約

本稿では、8年間の多エポックIバンド光度測定を用いて、大マゼラン雲における長周期変光星（LPV）のOGLE-IIIカタログを提示する。91,995個の星が同定され、そのうち79,200個はOSARG、11,128個はSRV、1,667個はミラ星を含む。主な貢献は、ウッドらのCおよびC′の周期-光度シーケンスの間にある新たな周期-光度シーケンスの発見であり、これはSRVが占めるもので、脈動モードとAGB進化の理解を深める。

ABSTRACT

The fourth part of the OGLE-III Catalog of Variable Stars presents 91 995 long-period variables (LPVs) in the Large Magellanic Cloud (LMC). This sample consists of 79 200 OGLE Small Amplitude Red Giants (OSARGs), 11 128 semiregular variables (SRVs) and 1667 Mira stars. The catalog data include basic photometric and astrometric properties of these stars, long-term multi-epoch VI photometry and finding charts. We describe the methods used for the identification and classification of LPVs. The distribution of I-band amplitudes for carbon-rich stars shows two maxima, corresponding to Miras and SRVs. Such a distinction between Miras and SRVs is not obvious for oxygen-rich stars. We notice additional period-luminosity sequence located between Wood's sequences C and C' and populated by SRVs.

研究の動機と目的

• 深く長基準の光度測定を用いて、大マゼラン雲における長周期変光星（LPV）を同定・分類すること。
• 特にAGBおよび後AGB進化の文脈において、赤色巨星における脈動モードと周期-光度関係の理解を向上させること。
• 光曲線の形状と振幅分布に基づいて、ミラ星、準周期変光星（SRV）およびOGLE小振幅赤色巨星（OSARG）の違いを調査すること。
• C豊富な巨星の中から、R Coronae Borealis（R CrB）星候補を同定すること。
• ウッドら（1999）が同定したものよりさらに多くの周期-光度シーケンスが存在するか、その性質を調査すること。

提案手法

• 2001年から2009年までの8年間のOGLE-III調査による多エポックIバンド光度測定を用い、中央領域ではOGLE-IIデータを併用して13期の基準期間を延長した。
• 自動化された周期検出アルゴリズムを用い、光曲線の位相整合による畳み込みを実施し、変光タイプを分類した。
• 光曲線の形状、振幅閾値（例：ミラ星ではVバンドで2.5等以上）、周期-光度（PL）シーケンスに基づき、星をミラ星、SRV、OSARGに分類した。
• 減光補正のない光度を導出するためのウェーゼンアイトインデックス図（W_JK）を構築し、PLシーケンスを特定した。これには、CとC′の間の新たなリッジが同定された。
• 色-等級図および周期-振幅図を用いて、C豊富な星とO豊富な星を区別し、C豊富な星では二峰性の振幅分布が観察された。
• 特にC豊富な巨星において、不規則で深い明るさの低下を示す光曲線を用いてR CrB星候補を同定し、分光的追従観測のためのマークを付与した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 長周期変光星の分布は大マゼラン雲にどのように分布しているのか。また、それらの光曲線と周期は、スペクトル型や脈動モードとどのように関係しているか。
• RQ2 ウッド ら（1999）が同定したものより多くの周期-光度シーケンスが存在するのか。それらは赤色巨星における脈動行動に何を明らかにするか。
• RQ3 C豊富な星とO豊富な星の長周期変光星における振幅分布の違いは何か。これは脈動モードの同定にどのような意味を持つのか。
• RQ4 光度測定による光曲線のみから、R Coronae Borealis星候補を信頼性高く同定できるのか。C豊富な巨星に占めるその頻度はどの程度か。
• RQ5 ウッドのCとC′の間で新たに同定されたPLシーケンスの意義は何か。これは異なる脈動モードを表しているのか、あるいは別個の星の集団を表しているのか。

主な発見

• カタログには、LMCに91,995個の長周期変光星が含まれており、そのうち79,200個はOSARG、11,128個はSRV、1,667個はミラ星であり、既知のLPVのサンプルを大幅に拡大した。
• ウッドのCとC′の間の新たな周期-光度シーケンスが同定され、これは小振幅のSRVが占めるもので、異なる脈動または進化集団を示唆している。
• C豊富な星はIバンドで二峰性の振幅分布を示し、ミラ星とSRVにそれぞれ対応する二つのピークを持つが、O豊富な星では明確な分離は観察されない。
• 非常に長い周期（P > 1000日）で大きな振幅（AI ≈ 4等）を示す10個のミラ星の光曲線は、高い安定性を示しており、これは酸素豊富である可能性が高く、AGB段階で初期質量が≥4 M☉である可能性を示唆している。
• C豊富な巨星の間で、数打のR CrB星候補が同定され、不規則で深い明るさの低下を示したが、分光的確認は必要である。
• 非常に赤く（J-K > 2等）かつ暗い（I > 18等）ミラ星は、周囲の星間物質のための強い減光を示しており、C豊富なAGB星と一致する。これら大多数はW_JK図におけるシーケンスC上に位置している。