[논문 리뷰] Fourier Decomposition of RR Lyrae light curves and the SX Phe population in the central region of NGC 3201

A. Arellano Ferro, J. A. Ahumada외 2명|arXiv (Cornell University)|2014. 06. 10.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 9

한 줄 요약

이 연구는 RR Lyrae 주기광도곡선에 푸리에 분해를 적용하고, CCD 시계열 데이터의 차분 이미지 분석(DIA)을 사용하여 NGC 3201의 SX Phe 변수를 분석한다. 일관된 거리 5.00 ± 0.22 kpc와 금속성 [Fe/H]_ZW = -1.483 ± 0.090을 유도하였으며, 세 개의 새로운 SX Phe 별을 발견하고, 신규로 발견된 SX Phe 별의 주기-광도관계를 통해 거리 값을 독립적으로 검증하였다.

ABSTRACT

CCD time-series observations of the central region of the globular cluster NGC~3201 were obtained with the aim of performing the Fourier decomposition of the light curves of the RR~Lyrae stars present in that field. This procedure gave the mean values, for the metallicity, of [Fe/H]$_{ZW}=-1.483 \pm 0.006$ (statistical) $\pm 0.090$ (systematical), and for the distance, $5.000 \pm 0.001$~kpc (statistical) $\pm 0.220$ (systematical). The values found from two RRc stars are consistent with those derived previously. The differential reddening of the cluster was investigated and individual reddenings for the RR Lyrae stars were estimated from their $V-I$ curves. We found an average value of $E(B-V)= 0.23 \pm 0.02$. An investigation of the light curves of stars in the {\it blue stragglers} region led to the discovery of three new SX~Phe stars. The period-luminosity relation of the SX~Phe stars was used for an independent determination of the distance to the cluster and of the individual reddenings. We found a distance of 5.0 kpc

연구 동기 및 목표

• RR Lyrae 주기광도곡선의 푸리에 분해를 통해 병렬은행성 NGC 3201의 금속성과 거리를 결정하기 위해.
• RR Lyrae 별의 V-I 색도곡선에서 개별적인 E(B-V) 값을 유도하여 NGC 3201의 차별적 붉어짐을 조사하기 위해.
• 고정밀 광도측정을 통해 NGC 3201 중심부의 SX Phe 변수 별을 식별하고 특성화하기 위해.
• 최근 발견된 SX Phe 별의 주기-광도관계를 사용하여 클러스터 거리를 독립적으로 검증하기 위해.
• 혼잡하고 신호대비잡음비가 낮은 영역에 DIA 기법을 적용하여 클러스터 파rameters의 정확도를 향상시키기 위해.

제안 방법

• 밀집된 중심부에서 고정밀 주기광도곡선을 추출하기 위해, CCD 시계열 데이터에 대해 차분 이미지 분석(DIA)을 적용하였다.
• 22개의 RRab 및 2개의 RRc 별의 주기광도곡선에 푸리에 분해를 적용하여 기존의 경험적 관계를 사용해 금속성([Fe/H])과 거리를 유도하였다.
• RR Lyrae 별의 V-I 색도곡선을 사용하여 개별적인 차별적 붉어짐 값을 추정하였으며, 18개의 RRab 별에 대해 평균 E(B-V) = 0.23 ± 0.02를 도출하였다.
• 파랑 스트래글러 영역의 주기광도곡선을 분석하여 새로운 변광성을 식별하였으며, 이로 인해 세 개의 새로운 SX Phe 변수(V122, V123, V124)를 발견하였다.
• SX Phe 별의 주파수 분석을 수행하여 진동 모드를 분류하였으며, 세 개의 반경 이중진동 편도자(V103, V106, V108)와 하나의 비반경 성분을 가진 별(V107)을 확인하였다.
• 개별 붉어짐과 진동 모드 식별을 사용하여 SX Phe 별의 주기-광도(P-L)관계를 보정하였으며, 독립적인 거리 추정치 5.0 kpc를 도출하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 RR Lyrae 주기광도곡선의 푸리에 분해를 통해 도출된 NGC 3201의 금속성은 무엇인가요?
• RQ2 RR Lyrae 별을 기반으로 한 NGC 3201의 거리는 얼마이며, SX Phe 별을 통한 추정치와 비교해보면 어떻게 되나요?
• RQ3 차별적 붉어짐은 NGC 3201의 RR Lyrae 별 광도보정에 어느 정도의 영향을 미치나요?
• RQ4 클러스터 중심부에서 최근 발견된 SX Phe 변수의 성격과 진동 모드는 무엇인가요?
• RQ5 SX Phe 별의 주기-광도관계는 NGC 3201에 대해 독립적이고 일관된 거리 추정치를 제공할 수 있는가요?

주요 결과

• RR Lyrae 푸리에 분해를 통해 도출된 NGC 3201의 평균 금속성은 [Fe/H]_ZW = -1.483 ± 0.006(통계적) ± 0.090(계측적)이다.
• RR Lyrae 별을 기반으로 유도된 클러스터 거리는 5.000 ± 0.001 kpc(통계적) ± 0.220 kpc(계측적)이며, SX Phe 별의 P-L관계와 일관된다.
• V-I 주기광도곡선 분석을 통해 RR Lyrae 별의 평균 차별적 붑어짐은 E(B-V) = 0.23 ± 0.02이다.
• 세 개의 새로운 SX Phe 변수(V122, V123, V124)가 발견되었으며, V103, V106, V108은 반경 이중진동 편도자로 확인되었다.
• SX Phe 별의 주기-광도관계는 일관된 거리 추정치 5.0 kpc를 도출하였으며, RR Lyrae 기반 결과를 지지한다.
• UVES 척도에서의 금속성은 [Fe/H]_UVES = -1.39 ± 0.13으로, 이전의 CMD 및 기타 방법의 추정치와 양호한 일치를 보였다.