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

I. Soszyński, A. Udalski+8 more|arXiv (Cornell University)|Sep 6, 2011

Astronomical Observations and Instrumentation被引用数 22

ひとこと要約

本論文は、小マゼラン雲における長周期変光星（LPV）のOGLE-IIIカタログを提示しており、352個のミラ星、2,222個の準周期的変光星（SRV）、16,810個のOSARGを含む、合計19,384個の恒星を含む。13年間のV Iバンド光度測定データを用いて、1.3mワルシャワ望遠鏡から得られたもので、星の脈動型とスペクトル型に基づいて分類がなされ、低金属量のため、小マゼラン雲では大マゼラン雲よりも炭素豊富な星の割合が高いことが明らかになった。また、1,860日という周期を持つミラ星が同定され、これはあらゆる環境で知られている最長の脈動周期である。

ABSTRACT

The thirteenth part of the OGLE-III Catalog of Variable Stars (OIII-CVS) contains 19384 long-period variables (LPVs) detected in the Small Magellanic Cloud. The sample is composed of 352 Mira stars, 2222 semiregular variables (SRVs) and 16810 OGLE Small Amplitude Red Giants (OSARGs). Sources are divided into oxygen-rich and carbon-rich stars. The catalog includes time-series VI photometry obtained between 1997 and 2009. Methods used to select and classify variable stars are described. We show some statistical properties of the sample, and compare it with LPVs in the Large Magellanic Cloud. Additionally, we present objects of particular interest, e.g. a SRV with outbursts, and a Mira star with the longest known pulsation period P=1860 days.

研究の動機と目的

• OGLE-III調査の光度測定データを用いて、小マゼラン雲における長周期変光星（LPV）の、これまでで最大の公開カタログを構築すること。
• LPVをミラ星、準周期的変光星（SRV）、OGLE小振幅赤色巨星（OSARG）に分類し、酸素豊富型と炭素豊富型に区別すること。
• 小マゼラン雲におけるLPVの周期-光度（PL）関係および統計的性質を分析し、大マゼラン雲におけるそれらと比較すること。
• 例えわくような変光星、例えば爆発を伴うものや極めて長い脈動周期を持つものを見つけることで、脈動メカニズムと質量放出プロセスを解明すること。
• 金属量が、赤色超巨星分枝（AGB）星の進化に与える影響、特に低金属量環境（小マゼラン雲）における炭素豊富化の早期発生を調査すること。

提案手法

• 1997年から2009年まで、ラス・カンパニャス天文台に設置された1.3mワルシャワ望遠鏡を用いて、14平方度にわたる41の領域をカバーする13年間の時間空間的VIバンド光度測定データを収集した。
• 光度測定データに対して、差分画像解析（DIA）手法を適用し、微弱で変光する星の検出感度を向上させ、光曲線抽出を改善した。
• 脈動特性と振幅に基づき、光曲線の形態と周期-光度（PL）関係を用いて、変光星をOSARG、SRV、ミラ星に分類した。
• 赤方偏移補正のない明るさ $W_{JK}$ を、JバンドおよびKバンドの光度測定データを用いて計算し、減光効果を最小限に抑え、PL関係の分析を改善した。
• スペクトル分類と色-色図に基づき、酸素豊富型と炭素豊富型に分類し、金属量の星の進化に与える影響に特に注目した。
• 周期分布および明るさ関数の統計的分析を実施し、異常な光曲線には、爆発、振幅の変動、複雑な脈動モードの兆候がないかを検討した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 小マゼラン雲における長周期変光星の分布と分類はどのようなものであり、大マゼラン雲と比べてどう異なるか？
• RQ2 小マゼラン雲の低金属量が、酸素豊富型と炭素豊富型のLPVの相対的割合にどのように影響するか？
• RQ3 小マゼラン雲におけるOSARG、SRV、ミラ星の周期-光度関係は何か？また、大マゼラン雲のそれと異なるか？
• RQ4 D系列星に観察される長周期変動の原因は何か？また、なぜ一部の星では振幅と平均明るさが相関しているのか？
• RQ5 1,860日周期のミラ星や爆発を伴うSRVといった極端な対象は、進化した星における脈動メカニズムと質量放出に何を明らかにするか？

主な発見

• カタログには、小マゼラン雲に19,384個の長周期変光星が含まれており、そのうち352個がミラ星、2,222個が準周期的変光星（SRV）、16,810個がOGLE小振幅赤色巨星（OSARG）である。
• ミラ星 OGLE-SMC-LPV-08137 は、1,860日という周期を示しており、これはあらゆる環境で知られている最長の脈動周期である。
• 明るいLPVにおいて炭素豊富星が優勢であり、小マゼラン雲では大マゼラン雲よりもC豊富星の割合が高い。これは、小マゼラン雲の低金属量に一致する。
• SRVのPL図における分布は、C系列とC′系列の間に追加のPLリッジが存在する可能性を示しており、これは異なる脈動モードまたは星族の存在を示唆している。
• SRV（OGLE-SMC-LPV-00861）は、0.38magおよび0.65magの2つの明確な爆発を示しており、これは赤色超巨星において非常にまれな現象であり、惑星の飲み込みと関連する可能性がある。
• D系列星（例：OGLE-SMC-LPV-14045）は、振幅と平均明るさの変動が相関しており、質量放出が活発化する時期に可視性が変化する周囲星間ダスト雲による遮蔽を示唆している。