[논문 리뷰] The Optical Gravitational Lensing Experiment. Cepheids in the Galaxy IC1613: No Dependence of the Period--Luminosity Relation on Metallicity

A. Udalski, Ł. Wyrzykowski외 6명|arXiv (Cornell University)|2001. 09. 25.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 11

한 줄 요약

이 연구는 OGLE-II 마이크로렌즈 여건 조사에서 유도한 금속 빈도가 낮은 은하 IC1613 내 138개의 Cepheid에 대한 VI 대역 광도를 제시한다. Cepheid 주기-광도 관계가 금속 농도에 의존하지 않음을 발견하였으며, IC1613([Fe/H] ≈ −1.0 dex)와 맥클라렌 구름대 사이에서 기울기와 일致하는 영점이 존재함으로써, PL 관계의 보편성이 확인된다. IC1613까지의 거리 모듈러스는 Cepheid, RR Lyrae, 적색 거대 브런치의 끝점(TRGB), 빨간 클러스터 별을 포함한 네 가지 표준 캔들 기반으로 통계적 불확실성 ±0.02 mag로 24.20 ± 0.02 mag로 결정되었으며, 시스템적 불확실성은 ±0.07 mag이다.

ABSTRACT

We present results of the search for Cepheids in the galaxy IC1613 carried out as a sub-project of the OGLE-II microlensing survey. 138 Cepheids were found in the 14.2x14.2 arcmin region in the center of the galaxy. We present light curves, VI photometry and basic data for all these objects, as well as color-magnitude diagram of the observed field. The Period--Luminosity (PL) diagrams for IC1613 fundamental mode Cepheids for VI and interstellar extinction insensitive index W_I are constructed. Comparison of PL relations in metal poor galaxy IC1613 ([Fe/H]~-1.0 dex) with relations in metal richer Magellanic Clouds allows us to study dependence of Cepheid PL relations on metallicity in the wide range of metallicities covered by these three galaxies. The slopes of PL relations in IC1613 are identical as in the Magellanic Clouds. The comparison of brightness of Cepheids with the magnitudes of the tip of the red giant branch stars and RR Lyr stars in all three objects provides information on the stability of zero points of PL relations in the I and V-band, respectively. We find that the zero points of PL relations are constant to better than $\\pm0.03$ mag over the entire range of covered metallicities. Thus, the most important conclusion of the paper is that the Cepheid PL relations do not depend on metallicity. Additionally we determine the mean distance to IC1613, based on the common distance scale resulting from four major stellar distance indicators: Cepheids, RR Lyr, TRGB and red clump stars. The distance modulus to IC1613 is equal to (m-M)_IC1613=24.20 mag with the standard deviation of +/-0.02 mag from six measurements and systematic uncertainty of calibrations of +/-0.07 mag.

연구 동기 및 목표

• 금속 농도가 낮은 은하 IC1613의 Cepheid를 연구하여 Cepheid 주기-광도(PL) 관계가 금속 농도에 의존하는지 여부를 조사하기 위해.
• 금속 농도가 낮은 IC1613([Fe/H] ≈ −1.0 dex)에서부터 금속 농도가 높은 맥클라렌 구름대에 이르기까지 넓은 금속 농도 범위에서 PL 관계의 영점이 안정적인지 테스트하기 위해.
• Cepheid, RR Lyrae, 적색 거대 브런치의 끝점(TRGB), 빨간 클러스터 별을 포함한 다수의 천체 거리 기준을 사용하여 IC1613까지의 정밀한 거리 모듈러스를 결정하기 위해.
• 외성 은하 거리 기준 보정에 사용할 수 있도록, IC1613의 Cepheid에 대한 고품질 캘리브레이션된 VI 대역 광도를 제공하기 위해.

제안 방법

• 라스 캄파냐스 관측소의 1.3m 바르샤바 망원경을 사용하여 IC1613 중심의 14.2'×14.2' 영역에 대해 깊고 넓은 시야의 VI 대역 CCD 광도 측정을 수행하였다.
• 빛의 변화를 분석하여 138개의 Cepheid를 식별하고, V, I, W_I(I 대역 흡수에 민감하지 않은 지수) 대역에서 주기-광도(PL) 다이어그램을 구축하였다.
• V-I 색색 지수에서 유도된 색 지수를 사용하여 간성 흡수에 의한 관측된 등급을 보정하였다.
• IC1613의 PL 관계 기울기와 영점을 대조하여 대서양과 소서양 맥클라렌 구름대의 결과와 비교함으로써 금속 농도 의존성을 평가하였다.
• Cepheid, RR Lyrae, TRGB, 빨간 클러스터 별을 포함한 네 가지 독립적인 천체 거리 기준의 결과를 통합하여 IC1613까지의 거리 모듈러스를 계산하였다.
• 다양한 은하에서 검증된 히파르코스 캘리브레이션된 빨간 클러스터 별의 등급을 공통 거리 척도의 영점 기준으로 사용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 기본 모드 Cepheid의 주기-광도 관계가 금속 농도에 의존하는가, 특히 IC1613와 같은 금속 농도가 낮은 환경에서 그러한가?
• RQ2 IC1613([Fe/H] ≈ −1.0 dex)에서부터 LMC([Fe/H] ≈ −0.5 dex)에 이르기까지 금속 농도 범위에서 Cepheid PL 관계의 영점이 안정적인가?
• RQ3 IC1613에서 Cepheid, RR Lyrae, TRGB, 빨간 클러스터 별을 포함한 여러 표준 캔들로부터 유도된 거리 모듈러스의 일관성은 외성 은하 거리 척도의 보편적 보정을 검증하는 데 기여하는가?
• RQ4 IC1613의 인구 효과나 연령 변화가 빨간 클러스터나 TRGB 별의 밝기에 어느 정도 영향을 미치는가?

주요 결과

• IC1613의 Cepheid 주기-광도 관계 기울기는 맥클라렌 구름대와 동일하여, 금속 농도 의존성이 없음을 시사한다.
• IC1613의 PL 관계 영점은 맥클라렌 구름대와 ±0.03 mag 이내로 일致하여, 금속 농도 범위 전반에서 영점 안정성이 확인된다.
• IC1613까지의 거리 모듈러스는 (m−M)IC1613 = 24.20 ± 0.02 mag(통계적 불확실성)로 결정되었으며, 캘리브레이션 및 혼합 효과로 인한 시스템적 불확실성은 ±0.07 mag이다.
• Cepheid, RR Lyrae, TRGB, 빨간 클러스터 별로부터 유도된 여섯 개의 독립적 거리 측정치는 표준편차가 오직 ±0.02 mag 이내로 일치하는 평균 거리 모듈러스를 제공한다.
• IC1613의 빨간 클러스터 I 대역 등급은 LMC와 유사하여 연령 또는 금속 농도 의존성이 없음을 시사하며, 표준 캔들로서의 사용을 지지한다.
• 모든 138개의 Cepheid에 대한 광도 변화곡선과 VI 대역 등급 데이터는 OGLE 아카이브를 통해 공개되어 있다.