[논문 리뷰] The Optical Gravitational Lensing Experiment. The OGLE-III Catalog of Variable Stars. XI. RR Lyrae Stars in the Galactic Bulge

I. Soszyński, W. A. Dziembowski외 9명|arXiv (Cornell University)|2011. 05. 30.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 1인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 OGLE-III 설문을 통해 은하 중심부에 있는 16,836개의 RR Lyr 별을 포함한 가장 큰 카탈로그를 제시한다. 이 중 RRab(11,756개), RRc(4,989개), RRd(91개) 별이 포함되어 있으며, P_F ≈ 0.35일이고 P_1O/P_F ≈ 0.726인 비정상적으로 짧은 주기와 낮은 주기 비율을 가진 RRd 별이 발견되었다. 이는 [Fe/H] ≈ -0.36까지 확장된 금속성 범위로 설명되며, 새로운 일식 변수를 보이는 RR Lyr 별(궤도 주기 P_orb = 15.2447일)이 보고되었다. 이 카탈로그를 통해 중심부의 3차원 구조, 침식, 그리고 사기리우스 소형구형은하의 연구가 가능해진다.

ABSTRACT

The eleventh part of the OGLE-III Catalog of Variable Stars (OIII-CVS) contains 16836 RR Lyr stars detected in the OGLE fields toward the Galactic bulge. The total sample is composed of 11756 RR Lyr stars pulsating in the fundamental mode (RRab), 4989 overtone pulsators (RRc), and 91 double-mode (RRd) stars. About 400 RR Lyr stars are members of the Sagittarius Dwarf Spheroidal Galaxy. The catalog includes the time-series photometry collected in the course of the OGLE survey, basic parameters of the stars, finding charts, and cross-identifications with other catalogs of RR Lyr stars toward the Milky Way center. We notice that some RRd stars in the Galactic bulge show unusually short periods and small ratio of periods, down to P_F=0.35 days and P_1O/P_F=0.726. In the Petersen diagram double-mode RR Lyr stars form a parabola-like structure, which connects shorter- and longer-period RRd stars. We show that the unique properties of the bulge RRd stars may be explained by allowing for the wide range of the metal abundance extending up to [Fe/H]=-0.36. We report the discovery of an RR Lyr star with additional eclipsing variability with the orbital period of 15.2447 days. Some statistical features of the RR Lyr sample are presented. We discuss potential applications of our catalog in studying the structure and history of the central region of the Galaxy, mapping the interstellar extinction toward the bulge, studying globular clusters and the Sagittarius Dwarf Galaxy.

연구 동기 및 목표

• 깊이 있는 다중 에포크 광도 측정 자료를 활용하여 OGLE-III 설문을 통해 은하 중심부의 RR Lyr 별에 대한 종합적이고 균일한 카탈로그를 편찬하기 위해.
• 기본모드(RRab), 고조화모드(RRc), 이중모드(RRd) 별을 포함한 RR Lyr 별의 진동 특성을 분류하고 특성화하기 위해.
• 은하 중심부의 구조, 금속성, 사기리우스 소형구형은하와의 관련성에 따라 RR Lyr 별의 분포와 특성에 대해 연구하기 위해.
• 향후 은하 중심부의 거리 측정, 침식도 맵핑, 중심부 및 할로의 형성 역사 연구를 가능하게 하기 위해.

제안 방법

• 다수의 관측 시즌 동안 라스 캄파냐스 관측소의 1.3m 바르샤바 망원경을 사용하여 시간 시리즈 광도 측정을 수행하였다.
• 자동 주기 검색 알고리즘과 광도 곡선 형태 분석을 통해 변광성을 탐지하고 분류하였다.
• RR Lyr 별은 기존 카탈로그와 교차 확인하였으며, 구형은하 및 Sgr dSph 자료와의 교차 매칭을 통해 소속 여부를 평가하였다.
• 주기-진폭도 및 색-등급도를 사용하여 진동 특성 분석을 수행하고, 현장 별과 은하단 별을 구분하였다.
• 이중모드 RR Lyr 별의 주기 비율을 연구하고 물리적 특성을 추론하기 위해 페터슨도를 활용하였다.
• 표본의 통계 분석을 수행하여 구형은하 영역 내 현장 별 밀도를 추정하고 완전성을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 은하 중심부의 RR Lyr 별, 특히 이례적인 주기 비율을 가진 RRd 별의 분포와 진동 행동은 어떻게 되는가?
• RQ2 중심부의 RR Lyr 별 금속성과 진동 특성은 할로나가지 구형은하와 같은 다른 은하 구성 요소의 것과 비교해 볼 때 어떻게 다를까?
• RQ3 OGLE-III 카탈로그를 사용하여 은하 중심부의 3차원 구조를 매핑하고, 오래된 별 집단에서 바의 존재를 추적할 수 있는가?
• RQ4 RR Lyr 별은 은하 중심부의 거리 추정과 중심부의 간성 침식 연구에 어떤 기여를 하는가?
• RQ5 은하 중심부의 RR Lyr 별 중에서 추가적인 변광성, 예를 들어 일식 행동을 보이는 별이 있는가? 이는 복합성에 대해 어떤 시사점을 갖는가?

주요 결과

• 카탈로그에는 현재까지 은하 중심부에서 가장 큰 표본인 16,836개의 RR Lyr 별이 포함되어 있으며, 이 중 RRab 11,756개, RRc 4,989개, RRd 91개가 포함되어 있다.
• 중심부의 RRd 별은 비정상적으로 짧은 기본주기(P_F ≈ 0.35일)와 낮은 주기비율(P_1O/P_F ≈ 0.726)을 보이며, 페터슨도에서 당류 형태의 구조를 형성한다.
• 이러한 RRd 별의 독특한 특성은 [Fe/H] ≈ -0.36까지 확장된 금속성 범위로 설명되며, 일반 할로 RR Lyr 별보다 높은 금속성을 시사한다.
• 새로운 RR Lyr 별이 추가적인 일식 변광성을 보이며, 궤도 주기 15.2447일을 보여 이중성 시스템임을 시사한다.
• NGC 6441에는 약 40개의 RR Lyr 별이 있으며, 일반 현장 별보다 평균 주기가 매우 길다(log P ≈ 0.15일 더 길며), 잠재적인 제3의 오스터호프 군에 속할 수 있다.
• 이 카탈로그를 통해 중심부의 3차원 구조, 침식도, 사기리우스 dSph 은하의 연구가 RR Lyr 별 운동학과 금속성 분석을 통해 고정밀도로 가능해졌다.