[論文レビュー] The Optical Gravitational Lensing Experiment. The OGLE-III Catalog of Variable Stars. XII. Eclipsing Binary Stars in the Large Magellanic Cloud

D. Graczyk, I. Soszyński+7 more|arXiv (Cornell University)|Aug 1, 2011

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 14

ひとこと要約

本論文は、OGLE-IIIの光度測定データを用い、3200万顆の恒星をカバーするもので、大マジラン銀河における日食連星の最大のカタログを提示している。自動周期探索に続いて79,000件の候補について視覚的検査を実施した結果、I < 20 mag の26,121個の日食連星を同定した。全恒星における検出率は0.2%、I < 18 mag の場合では0.5%であり、LMCにおける真のEB割合が1.5%であるものと仮定した場合の完全性は約15%であった。

ABSTRACT

We present catalog of 26 121 visually inspected eclipsing binary stars identified in the Large Magellanic Cloud during the third phase of the Optical Gravitational Lensing Experiment. The sample is limited to the out-of-eclipse brightness I &lt; 20 mag. The catalog consists mostly of detached eclipsing binaries - ellipsoidal variables were not included. For stars brighter than I = 18 mag the detection rate of eclipsing binaries is 0.5% and for all stars it falls to 0.2%. The absolute completeness of the whole catalog is about 15% assuming the occurence rate of EBs toward the LMC equal to 1.5%. Among thousands of regular eclipsing systems we distinguished a subclass of eclipsing binaries - transient eclipsing binaries (TEB) - presenting cycles of appearance and disappearance of eclipses due to the precession of their orbits.

研究の動機と目的

• OGLE-III調査による深さと長基準の光度測定データを用いて、大マジラン銀河内の日食連星を特定・カタログ化すること。
• 従来の調査の限界を克服し、より広い領域とより明るい限界にまでカバー範囲を拡大し、検出の完全性を向上させること。
• 統計的分析および個別システムの研究に適した高信頼性の日食連星カタログを作成すること。
• 視覚的検査の有効性を評価し、自動機械学習手法への代替の必要性を検討すること。
• 地上望遠鏡調査における将来的な自動検出アルゴリズムのトレーニングのためのベンチマーク学習サンプルを提供すること。

提案手法

• 8年間（2001–2009年）にわたるOGLE-IIIの光度測定データを用い、1恒星あたり約500エポックのデータを取得。主にIバンドを対象とし、光度測定の還元には差分画像解析を適用した。
• 検索をI < 20 mag でかつ少なくとも120回のIバンド測定を持つ恒星に限定し、十分な光曲線品質を確保した。
• 広範囲（1.0015–475日）の周期探索にPDM（位相分散最小化）法とストリング長法を適用し、長周期系のための延長探索も実施した。
• 周期探索アルゴリズムを用いて候補の日食連星を同定し、特に短周期系が長周期に折り畳まれる原因となるアリアイズに特に注意を払った。
• 79,000件の候補について徹底的な視覚的検査を実施し、1恒星あたり平均13秒を要した。これにより、日食連星としての性質を確認し、正しい公転周期を割り当てた。
• 光曲線の形状に基づき分類を行い、分離型、準分離型、接触型の連星を含め、一時的日食連星（TEBs）などのレアな亜群も特定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 OGLE-IIIが従来の調査と比較して深さとカバー範囲が向上したことを踏まえ、大マジラン銀河内に実際に存在する日食連星の正確な数は何か？
• RQ2 日食連星の検出効率は明るさ（マグニチュード）にどのように依存するか。また、異なる明るさレベルにおけるカタログの完全性はどの程度か？
• RQ3 分離型日食連星は日食連星全体のどの程度を占めているか。これは、サイゲンス＝ライラ領域で観測されたケプラー計画の人口と比較してどう異なるか？
• RQ4 軌道の歳差を示す一時的日食連星（TEBs）は、長基準の光度測定調査で信頼性を持って同定可能か？
• RQ5 日食連星のカタログ作成において、視覚的検査は今後も有効に機能するのか。それとも、自動機械学習手法への置き換えが可能か？

主な発見

• 本カタログには、大マジラン銀河内に26,121個の日食連星が含まれており、これまでに発表された中で最大のカタログである。
• I = 18 mag より明るい恒星では検出率が0.5%、I < 20 mag の全恒星では0.2%であった。
• 真の日食連星出現率がLMCで1.5%であると仮定した場合、カタログの絶対的完全性は約15%と推定された。
• 分離型日食連星がカタログの大部分を占めており、その相対的割合はサイゲンス＝ライラ領域のケプラー計画で観測されたものと類似していた。
• 一時的日食連星（TEBs）の亜群が同定され、軌道の歳差により、日食の出現と消失を繰り返す周期的挙動が観測された。
• 特に短周期系が自動周期探索中にアリアイズに折り畳まれるため、正確な周期割り当てには視覚的検査が不可欠であった。