[논문 리뷰] The Optical Gravitational Lensing Experiment. The OGLE-III Catalog of Variable Stars. XIII. Long-Period Variables in the Small Magellanic Cloud

I. Soszyński, A. Udalski외 8명|arXiv (Cornell University)|2011. 09. 06.

Astronomical Observations and InstrumentationEngineering인용 수 22

한 줄 요약

이 논문은 13년간의 VI 대역 광도 측정 자료를 바탕으로 소마그ellan운에 위치한 장주기 변광성의 OGLE-III 목록을 제시한다. 총 19,384개의 별이 포함되어 있으며, 이 중 352개는 마이라성, 2,222개는 반정기변광성(SRVs), 16,810개는 OGLE 소규모 진동 적색거성(OSARGs)이다. 1.3m 바르샤바 망원경에서 확보한 자료를 바탕으로 별들을 진동 유형과 스펙트럼 계열로 분류한 결과, 금속성 농도가 낮은 소마그ellan운에서는 대체로 탄소 농도가 높은 별의 비율이 높으며, 이는 금속성 농도가 낮은 환경에서 탄소 농도가 조기에 발생하기 때문으로 해석된다. 또한, 1,860일의 주기를 가진 마이라성은 현재까지 알려진 바 중 가장 긴 진동 주기를 지닌 것으로 확인되었으며, 이는 어떤 환경에서도 관측된 바가 없다.

ABSTRACT

The thirteenth part of the OGLE-III Catalog of Variable Stars (OIII-CVS) contains 19384 long-period variables (LPVs) detected in the Small Magellanic Cloud. The sample is composed of 352 Mira stars, 2222 semiregular variables (SRVs) and 16810 OGLE Small Amplitude Red Giants (OSARGs). Sources are divided into oxygen-rich and carbon-rich stars. The catalog includes time-series VI photometry obtained between 1997 and 2009. Methods used to select and classify variable stars are described. We show some statistical properties of the sample, and compare it with LPVs in the Large Magellanic Cloud. Additionally, we present objects of particular interest, e.g. a SRV with outbursts, and a Mira star with the longest known pulsation period P=1860 days.

연구 동기 및 목표

• OGLE-III 설문 조사의 광도 자료를 이용하여 소마그ellan운에서 장주기 변광성(LPVs)의 가장 큰 발표 목록을 편찬하는 것.
• LPVs를 마이라성, 반정기변광성(SRVs), OGLE 소규모 진동 적색거성(OSARGs)으로 분류하고, 산소 농도가 높은 별과 탄소 농도가 높은 별을 구분하는 것.
• 소마그ellan운에서의 LPV에 대한 주기-광도(PL) 관계와 통계적 성질을 분석하고, 대마그ellan운(LMC)의 결과와 비교하는 것.
• 출현 또는 매우 긴 주기의 진동을 보이는 희귀하거나 특수한 변광성을 식별하여, 진동 메커니즘과 질량 손실 과정을 탐구하는 것.
• 특히 소마그ellan운과 같은 저금속성 환경에서 절정거성가지단(AGB) 별의 진화에 영향을 미치는 금속성 농도의 영향을 조사하는 것.

제안 방법

• 1997년부터 2009년까지 1.3m 바르샤바 망원경을 이용해 라스캄파냐스 관측소에서 14제곱도의 영역을 41개의 필드에 걸쳐 VI 대역 시간 시리즈 광도 측정 자료를 확보하였다.
• 희미하고 변광성이 높은 별의 감지 민감도를 향상시키고 빛의 변화 곡선 추출을 향상시키기 위해 광도 자료에 차분 영상 분석(DIA) 기법을 적용하였다.
• 주기-광도(PL) 관계와 빛의 변화 곡선 형태를 기반으로 변광성을 분류하였으며, 진동 특성과 진폭에 따라 별들을 OSARGs, SRVs, Miras로 그룹화하였다.
• 은하수의 흡수 영향을 최소화하고 PL 관계 분석을 향상시키기 위해 J 및 K 대역 광도 측정 자료를 사용하여 음영 보정이 없는 magnitude $W_{JK}$를 계산하였다.
• 스펙트럼 분류와 색-색 도표를 기반으로 샘플을 산소 농도가 높은 별과 탄소 농도가 높은 별로 나누었으며, 금속성 농도가 별의 진화에 미치는 영향을 중심적으로 다루었다.
• 주기 분포와 밝기 함수의 통계 분석을 수행하였고, 이상한 빛의 변화 곡선은 폭발, 진폭 변화 또는 복잡한 다중 진동 모드의 징후를 확인하기 위해 분석하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 소마그ellan운의 장주기 변광성 분포와 분류는 대마그ellan운과 어떻게 비교될 수 있는가?
• RQ2 소마그ellan운의 저금속성 환경이 산소 농도가 높은 별과 탄소 농도가 높은 별의 상대적 비율에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 소마그ellan운에서 OSARGs, SRVs, Miras의 주기-광도 관계는 무엇이며, 대마그ellan운의 결과와 다를까?
• RQ4 시퀀스 D 별에서 관측된 장주기 변화는 무엇을 원인으로 하는가? 그리고 일부 경우에서 진폭과 평균 밝기 간의 상관관계는 어떻게 설명될 수 있는가?
• RQ5 1,860일의 주기를 가진 마이라성이나 폭발을 보이는 SRV와 같은 극단적인 별들은 진화한 별에서의 진동 메커니즘과 질량 손실 과정에 대해 어떤 통찰을 제공하는가?

주요 결과

• 목록에는 소마그ellan운에 위치한 총 19,384개의 장주기 변광성이 포함되어 있으며, 이 중 352개는 마이라성, 2,222개는 반정기변광성(SRVs), 16,810개는 OGLE 소규모 진동 적색거성(OSARGs)이다.
• 마이라성 OGLE-SMC-LPV-08137은 1,860일의 진동 주기를 보이며, 현재까지 알려진 바 중 어떤 환경에서도 가장 긴 주기를 가진 것으로 확인되었다.
• 소마그ellan운에서 더 밝은 LPV들 중 탄소 농도가 높은 별이 지배적이며, 이는 소마그ellan운의 저금속성 환경에서 탄소 농도가 조기에 발생하기 때문으로, 대마그ellan운보다 C-rich 별의 비율이 더 높다.
• SRV의 PL도에서 C와 C′ 사이에 추가적인 PL 등고선이 존재할 가능성이 드러나며, 이는 다중 진동 모드 또는 별 집단의 차이를 시사한다.
• 반정기변광성 OGLE-SMC-LPV-00861은 각각 0.38과 0.65 등급의 두 개의 별도 폭발을 보였으며, 이는 적색거성에서 흔치 않은 현상으로, 혹시나 행성의 삼키기와 관련이 있을 수 있다.
• 시퀀스 D 별들, 예를 들어 OGLE-SMC-LPV-14045는 진폭과 평균 밝기의 변화가 상관관계를 보이며, 질량 손실가속기 동안 변동하는 원형성진물질 덩어리에 의한 은폐 효과를 암시한다.