[論文レビュー] Gaia Data Release 2: The first Gaia catalogue of long-period variable candidates

N. Mowlavï, I. Lecœur-Taı̈bi+14 more|arXiv (Cornell University)|May 5, 2018

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 38被引用数 33

ひとこと要約

本論文は、G、G_BP、G_RPバンドにおけるガイヤの光度時系列データを用いて、0.2マグニチュード以上の変動幅を示す151,761個の長周期変光星（LPV）候補を特定した、初のガイヤデータリリース2（DR2）カタログを提示する。このカタログは外部データセットとの照合により検証されており、既知のLPVの数を約2倍に増加させるとともに、短い観測期間のための完全性と周期検出の限界にもかかわらず、偶然的に600〜2000個の若齢星候補を含んでいる。

ABSTRACT

Gaia DR2 provides a unique all-sky catalogue of 550'737 variable stars, of which 151'761 are long-period variable (LPV) candidates with G variability amplitudes larger than 0.2 mag (5-95% quantile range). About one-fifth of the LPV candidates are Mira candidates, the majority of the rest are semi-regular variable candidates. For each source, G, BP , and RP photometric time-series are published, together with some LPV-specific attributes for the subset of 89'617 candidates with periods in G longer than 60 days. We describe this first Gaia catalogue of LPV candidates, and present various validation checks. Various samples of LPVs were used to validate the catalogue: a sample of well-studied very bright LPVs with light curves from the AAVSO that are partly contemporaneous with Gaia light curves, a sample of Gaia LPV candidates with good parallaxes, the ASAS_SN catalogue of LPVs, and the OGLE catalogues of LPVs towards the Magellanic Clouds and the Galactic bulge. The analyses of these samples show a good agreement between Gaia DR2 and literature periods. The same is globally true for bolometric corrections of M-type stars. The main contaminant of our DR2 catalogue comes from young stellar objects (YSOs) in the solar vicinity (within ~1 kpc), although their number in the whole catalogue is only at the percent level. A cautionary note is provided about parallax-dependent LPV attributes published in the catalogue. This first Gaia catalogue of LPVs approximately doubles the number of known LPVs with amplitudes larger than 0.2 mag, despite the conservative candidate selection criteria that prioritise low contamination over high completeness, and despite the limited DR2 time coverage compared to the long periods characteristic of LPVs. It also contains a small set of YSO candidates, which offers the serendipitous opportunity to study these objects at an early stage of the Gaia data releases.

研究の動機と目的

• ガイヤデータリリース2から、変動幅が0.2マグニチュードを超える長周期変光星（LPV）候補を網羅的にカタログ化すること。
• AAVSO、ASAS-SN、OGLE、および文献データセットを用いた外部データとの照合により、ガイヤのLPV検出と周期測定の信頼性を検証すること。
• 特に太陽系近辺の約1キロパーセク以内に存在する若齢星（YSO）を含む、汚染要因を特定し、その影響を定量化すること。
• 赤超巨星の識別と初期の全波長補正を、減光とパララックス精度の限界にもかかわらず、M型星に対して提供すること。
• DR2がLPV研究に及ぼす制限、特に周期カバレッジの不完全さや非常に明るいかつ非常に長い周期のLPVに対する感度の低さを強調し、今後のリリースにおける改善策を提示すること。

提案手法

• LPV候補の選定は、G、G_BP、G_RPバンドにおける光度時系列データに基づき、変動幅のしきい値と60日以上の周期検出を用いた。
• 照合は、明るいLPVの同時期の光曲線をAAVSOデータベースから取得し、ASAS-SN、OGLE、および他の外部LPVカタログとの照合により実施した。
• M型星の全波長補正は、スペクトルエネルギー分布（SED）フィッティングにより導出され、変動幅と減光の制約が課された。赤超巨星は簡易的な色-等級基準により識別された。
• 処理時における一時的なガイヤ共同研究のパララックスが、絶対等級の算出および赤超巨星分類の支援に用いられたが、最終的なDR2パララックスが得られれば再評価が必要である。
• 600〜2000個の若齢星候補は、光度変動と色-等級分布に基づき、LPVサンプルの汚染要因であるにもかかわらず偶然に同定された。
• 統計的手法を用いて、複数のデータセット間での周期一致と等級の一貫性を分析し、信頼性と系統的バイアスの特定を実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ガイヤ DR2は、変動幅が0.2マグニチュードを超える長周期変光星をどの程度正確に検出できるか。また、その測定周期は文献値とどのように一致するか。
• RQ2 特に太陽系近辺の若齢星（YSO）による汚染は、ガイヤLPVカタログにおいてどの程度のレベルで、どのような性質を示すか。
• RQ3 DR2カタログにおけるM型星の全波長補正はどの程度信頼できるか。また、変動幅と減光の有無にどのように依存するか。
• RQ4 DR2の制限要因（短い観測期間、一時的なパララックス）が、絶対等級や赤超巨星分類といった物理的パラメータの信頼性にどのように影響を与えるか。
• RQ5 今後のガイヤデータリリースで、低振幅、非常に長い周期、多周期的LPVの検出を可能にするために、どのような改善が必要か。

主な発見

• ガイヤ DR2のLPVカタログには、Gバンドの変動幅が0.2マグニチュードを超える長周期変光星候補が151,761個含まれており、同程度の変動幅を持つ既知のLPVの数を約2倍に増加させた。
• AAVSO、ASAS-SN、OGLEデータセットとの照合により、ガイヤ DR2で得られた周期は文献値と良好に一致しており、脈動周期の検出が信頼できることが示された。
• Gバンドの変動幅が3マグニチュード未満の星では、M型星の全波長補正は文献値と整合的であるが、非常に大きな変動幅を示す星や減光を考慮しない場合には信頼性が低い。
• 主な汚染要因は、約1キロパーセク以内に存在する若齢星（YSO）であり、全カタログの1〜2％を占めるが、集団研究においては重大な懸念事項である。
• 非常に明るいLPV（G ≲ 7マグニチュード）についてはカタログが不完全であり、1000日を超える周期は観測期間の短さのため検出されていない。
• 処理に用いられた一時的なパララックスは、全波長等級と赤超巨星の識別に影響を与えるが、最終的なDR2パララックスと付録Aで説明された手法を用いることで補正可能である。