[論文レビュー] The Optical Gravitational Lensing Experiment. Triple-Mode and 1O/3O Double-Mode Cepheids in the Large Magellanic Cloud

I. Soszyński, R. Poleski+7 more|Americanae (AECID Library)|Jul 25, 2008

Astrophysics and Star Formation Studies被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、OGLE-IIIおよびMACHOの光度測定データを用いて、大マゼラン雲における3つの新しい三重モード古典Cepheidと2つのおそらく1O/3O二重モードCepheidの発見を報告する。周期変化率を測定し、2つの星で顕著な周期減少（$ ot{P}/P = -2.7 \pm 0.3\ \text{Myr}^{-1}$および$-1.5 \pm 0.5\ \text{Myr}^{-1}$）を確認したが、これは最初の不安定帯通過における進化理論と矛盾する。

ABSTRACT

We report the discovery of three new triple-mode classical Cepheids in the Large Magellanic Cloud, two of them with the fundamental, first overtone and second overtone excited, and one pulsating simultaneously in the first three overtones. Thus, the number of triple-mode Cepheids in the LMC is increased to five. We also present two objects belonging probably to a new type of double-mode Cepheids having the first and third overtones excited. We measure the rates of period change in these stars and detect decrease of periods in two of them, what is in conflict with theoretical predictions.

研究の動機と目的

• 大マゼラン雲（LMC）におけるレアな多重周期Cepheid変光星、特に三重モードおよび1O/3O二重モード脈動星の特定と特徴の解明。
• 長基準時系列光度測定を用いてこれらの星の周期変化率を調査し、進化モデルの検証を行う。
• 最初の不安定帯通過における脈動星の観測された周期変化と理論的予測との乖離を解明する。
• 脈動モードと周期に基づいて、古典Cepheidと高振幅$\delta$ Sct星の境界を検討する。
• 高精度で複数回測定された光度測定データを用いた、古典Cepheidにおける星震学の可能性を評価する。

提案手法

• 1992年から2008年までの16年以上にわたる、3,300以上のLMC古典Cepheidを対象に、IバンドおよびVバンド測定を含むOGLE-IIIおよびMACHOの光度測定データを用いた。
• 反復的プリホイティング法とフーリエ分解を適用し、主要モードを除去することで二次および三次脈動周期を特定する。
• ピーターセン図を構築し、周期比を分類して三重モード脈動の候補を同定する。
• ゼロポイント補正および振幅補正を施した後、OGLEとMACHOのデータを統合し、周期変化解析のための時間ベースを延長する。
• 2つの独立した手法を用いた：周期$P$と$ ot{P}$を仮定したフーリエフィッティングで散乱を最小化する方法、および放物線フィッティングによる$O-C$図作成による周期変化率の導出。
• 周期変化率推定の信号対ノイズ比が高く、より明確な結果を得られるため、第一オーバーチューン周期に注目した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 新たに発見されたLMCにおける多重周期Cepheidの性質および脈動モード構造は何か？
• RQ2 これらの星で観測された周期変化率は、最初の不安定帯通過における進化理論の予測と一致するか？
• RQ3 1O/3O二重モードCepheidは、1O/2OまたはF/1O/2O星とは別個の進化的・脈動的クラスとして分類可能か？
• RQ4 なぜ2つの星が理論的モデルと矛盾する顕著な周期減少を示すのか？
• RQ5 これらの星の周期変化率が示す周期変動の原因が、進化的要因でない可能性はどの程度高いか？

主な発見

• LMCに3つの新しい三重モードCepheidが発見された：2つは基本モード、第一オーバーチューン、第二オーバーチューンの脈動を示し（F/1O/2O）、1つは第一、第二、第三オーバーチューンの脈動を示す（1O/2O/3O）。
• 2つのおそらく1O/3O二重モードCepheidが同定され、ピーターセン図において明確に分離した狭いグループを形成しており、新たな脈動的クラスの可能性を示唆する。
• 三重モードCepheid LMC179.4 33340の周期変化率は$ ot{P}/P = -2.7 \pm 0.3\ \text{Myr}^{-1}$と測定され、周期の減少を示している。
• 1O/3O二重モードCepheid LMC123.1 270の周期変化率は$ ot{P}/P = -1.5 \pm 0.5\ \text{Myr}^{-1}$と測定され、これも周期の減少を示している。
• 観測された周期減少は、最初の不安定帯通過における進化理論と一致せず、また急速な変化率のため第二通過モデルとも一致しない。
• これらの結果から、これらの星の周期変化はおそらく進化的要因ではなく、非進化的起源を有すると考えられ、現在の脈動および星の進化モデルに挑戦するものである。