[論文レビュー] The Optical Gravitational Lensing Experiment. The OGLE-III Catalog of Variable Stars. X. Enigmatic Class of Double Periodic Variables in the Large Magellanic Cloud

R. Poleski, I. Soszyński+6 more|arXiv (Cornell University)|Sep 27, 2010

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 8

ひとこと要約

本論文は、大マゼラン雲における125個の二重周期的変光星（DPV）から成るOGLE-IIIカタログを提示しており、既知のサンプルを著しく拡大している。急速な周期変化を示すOGLE-LMC-DPV-065 や、形態的光曲線変化を示す OGLE-LMC-DPV-054 といった異常な振るまいが特定され、これらは長期間の変動に関する現在のモデルに挑戦しており、周原始星系物質や質量放出が、33倍長い周期という謎めいた現象の鍵である可能性を示唆している。

ABSTRACT

The tenth part of the OGLE-III Catalog of Variable Stars contains 125 Double Periodic Variables (DPVs) from the Large Magellanic Cloud. DPVs are semi-detached binaries which show additional variability with a period around 33 times longer than the orbital period. The cause of this long cycle is not known and previous studies suggest it involves circumbinary matter. We discuss the properties of the whole sample of the LMC DPVs and put more attention to particularly interesting objects which may be crucial for verifying hypothesis explaining long cycle variability. Secondary eclipses of one of the objects disappear during some orbital cycles and primary eclipses are deeper during long cycle minimum.

研究の動機と目的

• OGLE-IIIの光度測定データを用いて、大マゼラン雲における二重周期的変光星（DPV）のサンプルを拡大すること。
• DPVにおける長期間周期（33倍の公転周期）の物理的起源を解明すること。これは、既知の星の変動機構では説明できない。
• 異常な光曲線挙動を示す希少または特異なDPVを特定・特徴づけ、周原始星系物質や質量移動に関するモデルを制約すること。
• 将来的な多波長およびスペクトロスコピック追跡観測のための包括的DPVカタログを提供し、長期間変動に関する仮説を検証すること。

提案手法

• ラス・カンパニャス天文台に設置された1.3mワルシャワ望遠鏡によるOGLE-III光度測定データを用い、33に近い比を持つ二つの明著な周期を示す星を探索した。
• 主な公転周期（P1）を除去した後、長期間周期を分離するために前処理法（prewhitening）を適用し、周期変化の測定にはSchwarzenberg-Czerny法を用いた。
• 観測時刻差（O-C）図を構築し、時間区間における位相シフトおよび振幅変化を分析することで、周期の進化を検出した。
• P1およびP2それぞれで位相を合わせた光曲線を用い、特に長周期の最小期における日食深度、形状、対称性の変化を検討した。
• 特に特定の時間区間において非正弦的または不規則な光曲線形態を示す対象を特定し、質量放出や円盤構造の変動を調査した。
• 異常状態における各成分からのフラックス寄与度を評価するため、アーカイブのMACHOおよびEROS光度測定データを色情報として活用した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 長期間周期（公転周期の約33倍）は、なぜ標準的な星の脈動や日食連星モデルでは説明できないのか。この周期の原因は何か。
• RQ2 DPVの光曲線形態および日食深度は時間経過とともにどのように変化するのか。これにより、周原始星系または周主星円盤の構造に何が示唆されるのか。
• RQ3 長期間周期における急速な周期変化（例：OGLE-LMC-DPV-065）は、動的な質量移動または周原始星系物質の不安定性と関連しているのか。
• RQ4 長期間周期における非周期的変動（例：OGLE-LMC-DPV-054）は、質量放出率の変化や円盤輝度寄与度の変化と相関しているのか。
• RQ5 特定の公転周期中に二次日食が消失するのは、変動する円盤遮蔽または非対称的質量損失によって説明できるのか。

主な発見

• OGLE-IIIカタログは、大マゼラン雲に125個のDPVを提示しており、前回の研究と比較して既知のサンプルサイズをほぼ4倍に拡大している。
• OGLE-LMC-DPV-065は、dP₂/dt = -0.01724 ± 0.00040 日/年という急速な周期変化率を示しており、この傾向が続くと2040年までに長期間周期が消滅する可能性がある。
• OGLE-LMC-DPV-065の光曲線は時間経過とともに著しく形を変えるため、周期および振幅の急激な変化により、信頼性の高い平均光曲線の構築が困難である。
• OGLE-LMC-DPV-054の前処理済み光曲線には、二つの明確な非周期的エピソードが観測された：1つはHJD 2450600から2451350の間、もう1つはHJD 2454650以降から始まった。これは、変動する質量放出または円盤活動を示唆している可能性がある。
• 長期間周期の最小期には、OGLE-LMC-DPV-065の二次日食が消失する一方で、一次日食は深くなる。これは非対称的遮蔽または変動する円盤寄与度を示唆している。
• OGLE-LMC-DPV-054の不規則なフラクチュエーション期における色およびフラックス解析は、成分寄与度の変化を明らかにし、長期間周期変動の起源に関する手がかりを提供する可能性がある。