[論文レビュー] Observational studies of Cepheid amplitudes. I - Period-amplitude relationships for Galactic Cepheids and interrelation of amplitudes

P. Klagyivik, L. Szabados|arXiv (Cornell University)|Aug 25, 2009

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 60被引用数 36

ひとこと要約

本研究では、多バンド光度測定および径速度データを用いて、銀河系のセフェイド星の周期-振幅（P-A）関係を再評価し、短周期・長周期セフェイド星の間で10.47日を境に二重性が生じることを明らかにした。振幅の異常から以前に検出されなかった連星系の存在を同定し、振幅比 A_V_rad/A_B が脈動モードの指標として不適切であることが示され、理論的仮定に疑問を呈し、P-L関係の破綻点を10日ではなく10.47日とする必要があることが示された。

ABSTRACT

Aims: We attempt to revise the period-amplitude (P-A) relationship of Galactic Cepheids based on multi-colour photometric and radial velocity data. Reliable P-A graphs for Galactic Cepheids constructed for the U, B, V, R_C, and I_C photometric bands and pulsational radial velocity variations facilitate investigations of previously poorly studied interrelations between observable amplitudes. The effects of both binarity and metallicity on the observed amplitude, and the dichotomy between short- and long-period Cepheids can both be studied. Results: Large amplitude Cepheids with companions exhibit smaller photometric amplitudes on average than solitary ones, as expected, while s-Cepheids pulsate with an rbitrary (although small) amplitude. The ratio of the observed radial velocity to blue photometric amplitudes, A_V_RAD/A_B, is not as good an indicator of the ulsation mode as predicted theoretically. This may be caused by an incorrect mode assignment to a number of small amplitude Cepheids, which are not ecessarily first overtone pulsators. The dependence of the pulsation amplitudes on wavelength is used to identify duplicity of Cepheids. More than twenty stars previously classified as solitary Cepheids are now suspected to have a companion. The ratio of photometric amplitudes observed in various bands confirms the existence of a dichotomy among normal amplitude Cepheids. The limiting period separating short- and long-period Cepheids is 10.47 days. Conclusions: Interdependences of pulsational amplitudes, the period dependence of the amplitude parameters, and the dichotomy have to be taken into account as constraints in modelling the structure and pulsation of Cepheids. Studies of the P-L relationship must comply with the break at 10.47 instead of the currently used `convenient' value of 10 days.

研究の動機と目的

• 高精度な多バンド光度測定および径速度データを用いて、銀河系セフェイド星の周期-振幅（P-A）関係を再評価すること。
• 異なる波長域における光度測定振幅と径速度振幅の関係を調査すること。
• 連星性および金属量が観測振幅に与える影響を評価すること。連星性については本研究で扱い、金属量については後続研究で検討する。
• 短周期・長周期セフェイド星を分かつ真の周期を特定し、従来の10日という閾値に疑問を呈すること。
• 異なるバンドにおける振幅の挙動を用いて、以前に誤って単独星と分類されていたが隠れた伴星を有するセフェイド星を同定すること。

提案手法

• 369個の銀河系セフェイド星からなる一貫性のあるデータベースを構築し、フーリエ法を用いて再評価された脈動周期および振幅を含んだ。
• U、B、V、Rc、Icバンドごとに周期-振幅（P-A）図を作成し、各バンドの上側包絡線を決定した。
• A_V_rad/A_B、A_B/A_V、A_V/A_I などの振幅比を分析し、連星性やモード誤分類を示す乖離を検出した。
• 振幅の波長依存性を記述するパラメータ m および k を用い、青または赤の伴星の存在を推定した。
• 汚染を避けるために、既知の伴星を持たないセフェイド星に限って、振幅パラメータ間の統計的相関をテストした。
• 短周期・長周期の二重性の限界周期は、振幅分布のフィッティングにより特定され、log P = 1.02（10.47日）の地点に不連続性が確認された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 振幅の挙動に基づくと、短周期・長周期セフェイド星を分かつ真の周期は何か？
• RQ2 異なる光度測定バンドおよび径速度振幅の間で、振幅比がどのように相関し、脈動モードや連星性に関する何を明らかにするか？
• RQ3 連星性がセフェイド星の光度振幅をどの程度抑制するのか。また、振幅の異常は、以前に検出されなかった伴星を同定できるか？
• RQ4 なぜ A_V_rad/A_B の比が脈動モードの信頼できる指標でないのか。また、これは小振幅セフェイド星における誤ったモード割り当てに起因するのだろうか？
• RQ5 振幅の波長依存性（mおよびkパラメータを介して）は、セフェイド星系における恒星の伴星を検出するのにどのように役立つか？

主な発見

• 短周期・長周期セフェイド星を分かつ真の周期は10.47日（log P = 1.02）であり、一般的に用いられる10日ではなく、P-L関係の校正においてこれを採用する必要がある。
• 20例以上のセフェイド星が、バンド間の異常な振幅挙動に基づき、以前に単独星と分類されていたが、今後は伴星を有すると推定される。
• A_V_rad/A_B の比は脈動モードの信頼できる指標ではなく、小振幅セフェイド星における誤ったモード割り当てが原因である可能性が高く、それらが第一オーバートーン振動星でない可能性がある。
• 振幅の波長依存性に関する m および k パラメータは、log P に対して線形的依存性を示し、期待値からの逸脱は青または赤の伴星の存在を示唆する。
• 振幅比 A_B/A_V は10.47日を境に明確な二重性を示し、セフェイド星における根本的な構造的・脈動的分岐を確認した。
• 一部の s-セフェイド星の位相曲線は、測定誤差が許容する範囲を超えて広がっており、非径方向モードの弱い励起が示唆され、LMCに存在するセフェイド星と類似している。