[論文レビュー] The Optical Gravitational Lensing Experiment. The OGLE-III Catalog of Variable Stars. XV. Long-Period Variables in the Galactic Bulge

I. Soszyński, A. Udalski+9 more|arXiv (Cornell University)|Apr 9, 2013

Astronomical Observations and Instrumentation被引用数 18

ひとこと要約

本論文は、銀河のへそ領域に232,406個の長周期変光星（LPV）を特定したOGLE-III変光星カタログ第15集を提示する。これには6,528個のミラ星、33,235個の準周期的変光星、192,643個のOGLE小振幅赤色巨星（OSARG）が含まれる。1997年から2009年までのIバンドおよびVバンド光度測定を用いた分析により、酸素を多く含む赤色巨星がへそ領域を支配していることが判明した。ミラ星は周期-振幅図において明確に分離したグループを形成しており、長周期二次的変光星（LSP）はマゼラン雲と比較して著しく不足している。

ABSTRACT

The fifteenth part of the OGLE-III Catalog of Variable Stars (OIII-CVS) contains 232,406 long-period variables (LPVs) detected in the OGLE-II and OGLE-III fields toward the Galactic bulge. The sample consists of 6528 Mira stars, 33,235 semiregular variables and 192,643 OGLE small amplitude red giants. The catalog data and data resources that are being published include observational parameters of stars, finding charts, and time-series I- and V-band photometry obtained between 1997 and 2009. We discuss statistical features of the sample and compare it with collections of LPVs in the Magellanic Clouds. The vast majority of red giant stars in the Galactic bulge have an oxygen-rich chemistry. Mira variables form a separate group in the period-amplitude diagram, which was not noticed for oxygen-rich Miras in the Magellanic Clouds. We find a clear deficit of long-secondary period stars toward the Galactic center compared to the sample of Magellanic Clouds' LPVs.

研究の動機と目的

• 長期間にわたる光度測定を用いて、銀河のへそ領域における長周期変光星（LPV）の包括的カタログを構築すること。
• 異なる亜種型における周期、振幅、明るさ分布の統計的特性を特徴づけること。
• 銀河のへそ領域におけるLPV集団とマゼラン雲における集団を比較し、脈動および進化に及ぼす環境的要因の理解を深めること。
• 周期-明るさ関係を分析することで、OSARGおよびSRVが距離指標としての可能性を評価すること。
• 銀河のへそ領域における長周期二次的変光星（LSP）の不足が、マゼラン雲と比較して顕著である理由を調査すること。

提案手法

• チリのラス・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たOGLE-III調査（2001年–2009年）のIバンドおよびVバンド時系列光度測定を用いた。
• 自動化された変光性検出および分類手法を適用し、6,528個のミラ星、33,235個の準周期的変光星、192,643個のOSARGを同定した。
• 主脈動周期および赤方偏移補正済みのウェーゼンアイト指数 $W_{JK}$ を用いて、周期-振幅図および周期-明るさ（PL）図を作成した。
• 銀河のへそ領域におけるOSARG、SRV、ミラ星の周期分布を、大マゼラン雲および小マゼラン雲のそれと比較した。
• 2MASSの$K_s$バンド明るさおよび$W_{JK}$指数を用いて、周期-明るさ関係を導出し、星間減光の影響を最小限に抑えた。
• OSARGおよびSRVにおける多周期的挙動を分析し、特に周期比および長周期二次的変光（LSP）の存在に注目した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 銀河のへそ領域における長周期変光星の分布はどのようになっており、その周期、振幅、明るさ特性はマゼラン雲とどのように比較できるか？
• RQ2 なぜ長周期二次的変光星は銀河のへそ領域においてマゼラン雲と比較して著しく少ないのか？
• RQ3 銀河のへそ領域におけるOSARGおよび準周期的変光星は明確に分離した周期-明るさシーケンスに従うのか。また、それらは信頼できる距離指標として機能できるのか？
• RQ4 銀河のへそ領域におけるLPVの化学組成（酸素を多く含む vs. 炭素を多く含む）が、マゼラン雲のそれと比較して脈動特性にどのように影響を与えるか？
• RQ5 観測期間の長さやデータ品質の違いが、銀河のへそ領域とマゼラン雲との間で観測された周期分布の乖離を説明できる程度はどの程度か？

主な発見

• カタログには、銀河のへそ領域に232,406個の長周期変光星が含まれており、そのうち6,528個がミラ星、33,235個が準周期的変光星、192,643個がOGLE小振幅赤色巨星（OSARG）である。
• 銀河のへそ領域に存在する赤色巨星の大部分は酸素を多く含んでおり、マゼラン雲と比較して金属量が高いことを示している。
• ミラ星は周期-振幅図においてIバンド振幅が1.4〜3.0等級の間で明確に分離したグループを形成しており、これはマゼラン雲における酸素を多く含むミラ星では以前に報告されていなかった特徴である。
• 観測期間を補正した後でも、銀河のへそ領域における長周期二次的変光星（LSP）の欠落（$2.2 < \text{log}P < 3.1$）は明確に観測された。
• 銀河のへそ領域におけるOSARGは周期-振幅図において2つの明確なシーケンスに従っており、マゼラン雲の報告と一致しており、周期-明るさ関係も重複している。
• 銀河のへそ領域におけるLPVの周期-明るさ関係は$W_{JK}$指数において明確に定義されており、特にOSARGおよびSRVにおいて距離指標としての利用が可能であることを支持している。