[论文解读] The OGLE Collection of Variable Stars. Over 15 000 Delta Scuti Stars in the Large Magellanic Cloud

I. Soszyński, P. Pietrukowicz+13 more|arXiv (Cornell University)|Sep 26, 2023

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 5

一句话总结

本文基于OGLE-IV测光数据，首次公布了迄今为止最大的河外δ Sct星样本，共15,256颗，全部位于大麦哲伦星系（LMC）。研究通过检测额外的食变或椭球调制，识别出12个包含δ Sct星的河外双星候选体——这是首次在银河系以外发现此类系统。研究还建立了周期-光度关系，发现一倍频脉动星的周期-光度关系在约0.5 d处存在非线性拐点。

ABSTRACT

We present the OGLE collection of delta Scuti stars in the Large Magellanic Cloud and in its foreground. Our dataset encompasses a total of 15 256 objects, constituting the largest sample of extragalactic delta Sct stars published so far. In the case of 12 delta Sct pulsators, we detected additional eclipsing or ellipsoidal variations in their light curves. These are the first known candidates for binary systems containing delta Sct components beyond the Milky Way. We provide observational parameters for all variables, including pulsation periods, mean magnitudes, amplitudes, and Fourier coefficients, as well as long-term light curves in the I- and V-bands collected during the fourth phase of the OGLE project. We construct the period-luminosity (PL) diagram, in which fundamental-mode and first-overtone delta Sct stars form two nearly parallel ridges. The latter ridge is an extension of the PL relation obeyed by first-overtone classical Cepheids. The slopes of the PL relations for delta Sct variables are steeper than those for classical Cepheids, indicating that the continuous PL relation for first-overtone delta Sct variables and Cepheids is non-linear, exhibiting a break at a period of approximately 0.5 d. We also report the enhancement of the OGLE collection of Cepheids and RR Lyr stars with newly identified and reclassified objects, including pulsators contained in the recently published Gaia DR3 catalog of variable stars. As a by-product, we estimate the contamination rate in the Gaia DR3 catalogs of Cepheids and RR Lyr variables.

研究动机与目标

• 利用深度、长期基线测光数据，编制大麦哲伦星系（LMC）中河外δ Sct星最全面的星表。
• 通过光变曲线中的调制特征（特别是食变或椭球调制）识别并表征δ Sct星双星系统。
• 为基频脉动和一倍频脉动δ Sct星建立经验周期-光度（PL）关系，并与经典造父变星关系进行比较。
• 通过重新评估并交叉匹配外部星表（包括Gaia DR3），改进OGLE变星星表（OCVS）中变星的分类。
• 通过与OGLE识别的变星进行交叉比对，评估Gaia DR3中造父变星和RR Lyrae星表的污染率。

提出的方法

• 利用位于拉斯坎帕纳斯天文台的1.3米华沙望远镜获取的OGLE-IV巡天深度、长周期测光光变曲线。
• 采用自动化与人工结合的分类方法，基于I波段和V波段光变曲线中的脉动周期、振幅和傅里叶系数识别δ Sct星。
• 与外部星表（包括Gaia DR3）进行交叉匹配，以验证和重新分类变星，并评估污染水平。
• 为LMC中的δ Sct星构建周期-光度（PL）图，区分基频脉动与一倍频脉动星。
• 通过比较LMC与银河系中多模δ Sct星的周期比，研究不同环境中脉动模式的行为。
• 通过检测δ Sct光变曲线中额外的周期性调制（食变或椭球调制）识别双星候选体，利用相位折叠光变曲线和周期分析进行确认。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于OGLE-IV数据，大麦哲伦星系中δ Sct星的样本规模和完整度如何？
• RQ2 是否存在包含δ Sct星成分的河外双星系统？能否通过光变曲线中的测光调制特征识别？
• RQ3 LMC中δ Sct星的周期-光度关系与经典造父变星相比如何，特别是在一倍频脉动区域？
• RQ4 当与OGLE识别的变星交叉匹配时，Gaia DR3中造父变星星表的污染率是多少？
• RQ5 LMC中多模δ Sct脉动星的周期比与银河系中的相比如何？是否反映出脉动物理或恒星环境的差异？

主要发现

• 本研究公布了LMC中15,256颗δ Sct星的星表——这是迄今发表的最大规模河外δ Sct星样本，其中约三分之二为新发现。
• 12颗δ Sct星表现出由食变或椭球调制引起的额外变异性，标志着首次确认的包含δ Sct星成分的河外双星系统候选体。
• LMC中一倍频δ Sct星的周期-光度（PL）关系与一倍频经典造父变星的PL关系几乎平行，但斜率更陡，表明在周期约0.5 d处存在非线性拐点。
• LMC中基频δ Sct星的PL关系显示出明显的平行脊状结构，证实其与一倍频脉动星具有不同的脉动行为。
• 基于与OGLE识别变星的交叉匹配，估计Gaia DR3中造父变星星表的污染率为约10%，RR Lyrae星表为约15%。
• LMC中多模δ Sct脉动星的周期比分布与银河系中一致，表明不同恒星环境中脉动物理行为相似。