[論文レビュー] The Optical Gravitational Lensing Experiment. The OGLE-III Catalog of Variable Stars. XI. RR Lyrae Stars in the Galactic Bulge

I. Soszyński, W. A. Dziembowski+9 more|arXiv (Cornell University)|May 30, 2011

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用数 8

ひとこと要約

本論文は、OGLE-III調査から、銀河のバルジに位置する16,836個のRR Lyr星の最大規模のカタログを提示している。これにはRRab（11,756個）、RRc（4,989個）、RRd（91個）の脈動星が含まれる。また、P_F ≈ 0.35日でP_1O/P_F ≈ 0.726という異常に短い周期と低い周期比を示すRRd星が発見され、[Fe/H] ≈ -0.36までの金属量範囲によって説明できる。さらに、15.2447日という公転周期の遮へい変光を示す新しいRR Lyr星が報告された。このカタログにより、バルジの3次元構造、減光、およびサジタリウスdSph銀河の詳細な研究が可能になる。

ABSTRACT

The eleventh part of the OGLE-III Catalog of Variable Stars (OIII-CVS) contains 16836 RR Lyr stars detected in the OGLE fields toward the Galactic bulge. The total sample is composed of 11756 RR Lyr stars pulsating in the fundamental mode (RRab), 4989 overtone pulsators (RRc), and 91 double-mode (RRd) stars. About 400 RR Lyr stars are members of the Sagittarius Dwarf Spheroidal Galaxy. The catalog includes the time-series photometry collected in the course of the OGLE survey, basic parameters of the stars, finding charts, and cross-identifications with other catalogs of RR Lyr stars toward the Milky Way center. We notice that some RRd stars in the Galactic bulge show unusually short periods and small ratio of periods, down to P_F=0.35 days and P_1O/P_F=0.726. In the Petersen diagram double-mode RR Lyr stars form a parabola-like structure, which connects shorter- and longer-period RRd stars. We show that the unique properties of the bulge RRd stars may be explained by allowing for the wide range of the metal abundance extending up to [Fe/H]=-0.36. We report the discovery of an RR Lyr star with additional eclipsing variability with the orbital period of 15.2447 days. Some statistical features of the RR Lyr sample are presented. We discuss potential applications of our catalog in studying the structure and history of the central region of the Galaxy, mapping the interstellar extinction toward the bulge, studying globular clusters and the Sagittarius Dwarf Galaxy.

研究の動機と目的

• OGLE-III調査の深さと複数回の観測時系列光度測定を用いて、銀河のバルジにおけるRR Lyr星の包括的かつ均一なカタログを構築すること。
• 基本モード（RRab）、高調波モード（RRc）、二重モード（RRd）脈動星を含む、RR Lyr星の脈動特性の分類と特徴付けを行うこと。
• 銀河のバルジ構造、金属量、およびサジタリウス矮星銀河（Sgr dSph）に関連して、RR Lyr星の分布と特性を調査すること。
• のちの研究を可能にするために、ミルキーウェイの中心領域の距離決定、減光マッピング、バルジおよびハローの形成歴史の研究を支援すること。

提案手法

• 複数の観測シーズンにわたり、ラス・カンパニャス天文台の1.3mワルシャワ望遠鏡を用いて時系列光度測定を実施した。
• 自動周期探索アルゴリズムと光曲線の形状解析を用いて可変星を検出および分類した。
• RR Lyr星は既存のカタログと照合し、球状星団およびSgr dSphデータと照合することで所属関係を評価した。
• 周期-振幅図と色-等級図を用いて、脈動特性を分析し、場の星と星団メンバーを区別した。
• 二重モードRR Lyr星の周期比を研究し、物理的パラメータを推定するためにピーターセン図を用いた。
• サンプルの統計的分析を実施し、球状星団領域における場の星の密度を推定し、完全性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 銀河のバルジにおけるRR Lyr星の分布と脈動行動、特に異常な周期比を示すRRd星に関しては、どのような特徴を示すか？
• RQ2 バルジのRR Lyr星の金属量と脈動特性は、ハローまたは球状星団などの他の銀河的構成要素のそれと比べてどのように異なるか？
• RQ3 OGLE-IIIカタログを用いて、銀河のバルジの3次元構造をマッピングし、古くから存在する星の集団における棒構造の存在を追跡できるか？
• RQ4 RR Lyr星は、銀河中心までの距離推定およびバルジにおける消光の研究に、どのように寄与するか？
• RQ5 銀河のバルジに、遮へい変光を示す追加の可変性を示すRR Lyr星は存在するか？その場合、それらの連星性にどのような含意があるか？

主な発見

• カタログには、これまでにない最大規模の16,836個のRR Lyr星が含まれており、そのうちRRabが11,756個、RRcが4,989個、RRdが91個である。
• バルジに存在するRRd星は、異常に短い基本周期（P_F ≈ 0.35日）と低い周期比（P_1O/P_F ≈ 0.726）を示し、ピーターセン図では放物線的構造を形成する。
• これらのRRd星の特異な性質は、[Fe/H] ≈ -0.36までの金属量範囲によって最もよく説明され、通常のハローのRR Lyr星よりも高い金属量を示唆している。
• 遮へい変光を示す新しいRR Lyr星が発見され、15.2447日という公転周期を示しており、連星系であると示唆されている。
• NGC 6441には約40個のRR Lyr星が存在し、場の星よりも異常に長い平均周期（log P ≈ 0.15日長い）を示しており、第3のオースター研究所グループの可能性がある。
• このカタログにより、RR Lyr星の運動学と金属量を用いて、バルジの高精度な3次元構造マッピング、減光のマッピング、およびサジタリウスdSph銀河の研究が可能になる。