[논문 리뷰] Stellar variability in open clusters. I. A new class of variable stars in NGC 3766

N. Mowlavï, F. Barblan외 2명|arXiv (Cornell University)|2013. 04. 18.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 67인용 수 26

한 줄 요약

이 연구는 표준 모델에서 흔적을 예측하지 못하는, SPB 별의 빨간 테두리와 δ Sct 별의 파란 테두리 사이의 주계열 영역에서 36개의 새로운 저진폭 주기적 변수 성을 발견하였다. mmag 수준의 감도를 가진 7년에 걸친 다색 광도 캠페인을 통해 검출된 변수들은 0.1–0.7일의 주기와 1–4 mmag의 진폭을 보이며, 강력한 증거들이 성별의 회전에 의해 유도된 g-모드 진동을 시사하여, 저진폭 펄레이션 A 및 늦은-B형 별의 새로운 군집을 제안한다.

ABSTRACT

Aims. We analyze the population of periodic variable stars in the open cluster NGC 3766 based on a 7-year multi-band monitoring campaign conducted on the 1.2 m Swiss Euler telescope at La Silla, Chili. Methods. The data reduction, light curve cleaning and period search procedures, combined with the long observation time line, allow us to detect variability amplitudes down to the milli-magnitude level. The variability properties are complemented with the positions in the color-magnitude and color-color diagrams to classify periodic variable stars into distinct variability types. Results. We find a large population (36 stars) of new variable stars between the red edge of slowly pulsating B (SPB) stars and the blue edge of delta Sct stars, a region in the Hertzsprung-Russell (HR) diagram where no pulsation is predicted to occur based on standard stellar models. The bulk of their periods ranges from 0.1 to 0.7 d, with amplitudes between 1 and 4 mmag for the majority of them. About 20% of stars in that region of the HR diagram are found to be variable, but the number of members of this new group is expected to be higher, with amplitudes below our milli-magnitude detection limit. The properties of this new group of variable stars are summarized, and arguments set forth in favor of a pulsation origin of the variability, with g-modes sustained by stellar rotation. Potential members of this new class of low-amplitude periodic (most probably pulsating) A and late-B variables in the literature are discussed. We additionally identify 16 eclipsing binary, 13 SPB, 14 delta Sct and 12 gamma Dor candidates, as well as 72 fainter periodic variables. All are new discoveries. Conclusions. We encourage to search for the existence of this new class of variables in other young open clusters, especially in those hosting a rich population of Be stars.

연구 동기 및 목표

• 장기적이고 고정밀 광도 측정을 통해 산개성단 NGC 3766 내 주기적 변수 성을 특정하고 특성화하기 위해.
• 표준 별 모델이 예측하지 못하는 SPB 별과 δ Sct 별 사이의 허츠프루ង-루빈슨 다이어그램 영역 내 펄레이션 성의 존재를 조사하기 위해.
• 검출된 변수들이 펄레이션인지, 이중성 또는 spots 활동과 같은 다른 메커니즘에 의한 것인지 판단하기 위해.
• 저진폭 주기적 변수의 새로운 군집을 제안하고, 고속도 별 집단과의 잠재적 연관성을 평가하기 위해.

제안 방법

• 라 실리아 관측소에 있는 1.2m 스위스 유로 텔레스코프를 사용하여 7년간의 다색 광도 모니터링 캠페인을 수행하였다.
• mmag 수준의 변동성 탐지 감도를 확보하기 위해 고급 데이터 처리 및 주기적 빛의 곡선 정제를 수행하였다.
• 장기간의 관측 기반을 확보하여 전체 데이터셋에서 주기적 신호를 식별하기 위해 주기 탐색 알고리즘을 적용하였다.
• 색깔-등급도 및 색깔-색깔도를 사용하여 변수 성을 분류하고 진화 단계와 연관지었다.
• 문헌에 기록된 스펙트럼 데이터와 검출된 변수를 대조하여 회전 속도를 평가하고 펄레이션 모델을 뒷받침하였다.
• 7년간의 변동성 안정성 평가와 다주기적 행동 분석을 통해 펄레이션 외의 변동성 원인을 구별하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 표준 별 모델이 예측하지 못하는 바, NGC 3766의 SPB 별과 δ Sct 별 사이의 주계열 영역에 주기적 변수 성이 존재하는가?
• RQ2 이러한 새로운 검출된 성에서 광도 변동의 근본 원인은 펄레이션, 이중성, 또는 스포트 활동인가?
• RQ3 관측된 저진폭 주기적 변동은 성별의 회전에 의해 지속되는 g-모드 진동으로 설명될 수 있는가?
• RQ4 NGC 3766에는 이러한 변수들이 얼마나 존재하는가, 그리고 이 영역의 주계열 성 중 몇 퍼센트가 영향을 받는가?
• RQ5 이러한 변수의 존재와 고속도 별 집단(예: Be 별) 사이에 상관관계가 있는가?

주요 결과

• 표준 모델이 예측하지 못하는 영역인 NGC 3766의 SPB 별의 빨간 테두리와 δ Sct 별의 파란 테두리 사이의 영역에서 총 36개의 새로운 주기적 변수 성이 발견되었다.
• 이 변수들은 0.1에서 0.7일의 주기와 1에서 4 mmag의 진폭을 보이며, 대부분 7년간의 모니터링 기간 동안 안정된 빛의 곡선을 유지하였다.
• 이 밝기 범위의 주계열 성 중 약 20%가 변수였으며, 이는 높은 발생률을 시사하지만, mmag 감도 한계로 인해 실제 수치는 더 클 가능성이 높다.
• 3분의 1 이상의 후보자들이 다주기적 성질을 보이며, 시간에 따라 진폭이나 주기 변화가 뚜렷하지 않아 펄레이션 기원을 지지한다.
• 가용 스펙트럼이 있는 후보자 중 4개는 임계 속도의 절반 이상으로 회전하고 있어, 이 별들에서 회전이 g-모드를 자극하는 데 기여한다는 가설을 뒷받침한다.
• 저진폭 주기적(또는 펄레이션) A 및 늦은-B형 별이라는 새로운 군집을 제안하며, 특히 rich한 Be 별 집단을 가진 다른 젊은 산개성단에서 이들을 찾는 것을 주장한다.