[论文解读] The Optical Gravitational Lensing Experiment. Cepheids in the Galaxy IC1613: No Dependence of the Period--Luminosity Relation on Metallicity

A. Udalski, Ł. Wyrzykowski+6 more|arXiv (Cornell University)|Sep 25, 2001

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 11

一句话总结

本研究基于OGLE-II微引力透镜巡天，对金属贫乏星系IC1613中的138颗造父变星进行了VI波段测光。研究发现，造父变星的周期-光度关系（PL关系）不依赖于金属丰度，IC1613（[Fe/H] ≈ −1.0 dex）与大、小麦哲伦云的PL关系斜率相同，零点一致，证实了PL关系的普适性。IC1613的距离模数确定为24.20 ± 0.02 mag（统计误差），系统误差为±0.07 mag，基于Cepheids、RR Lyrae、红团巨星转折点（TRGB）和红团星四种标准烛光的联合测量。

ABSTRACT

We present results of the search for Cepheids in the galaxy IC1613 carried out as a sub-project of the OGLE-II microlensing survey. 138 Cepheids were found in the 14.2x14.2 arcmin region in the center of the galaxy. We present light curves, VI photometry and basic data for all these objects, as well as color-magnitude diagram of the observed field. The Period--Luminosity (PL) diagrams for IC1613 fundamental mode Cepheids for VI and interstellar extinction insensitive index W_I are constructed. Comparison of PL relations in metal poor galaxy IC1613 ([Fe/H]~-1.0 dex) with relations in metal richer Magellanic Clouds allows us to study dependence of Cepheid PL relations on metallicity in the wide range of metallicities covered by these three galaxies. The slopes of PL relations in IC1613 are identical as in the Magellanic Clouds. The comparison of brightness of Cepheids with the magnitudes of the tip of the red giant branch stars and RR Lyr stars in all three objects provides information on the stability of zero points of PL relations in the I and V-band, respectively. We find that the zero points of PL relations are constant to better than $\\pm0.03$ mag over the entire range of covered metallicities. Thus, the most important conclusion of the paper is that the Cepheid PL relations do not depend on metallicity. Additionally we determine the mean distance to IC1613, based on the common distance scale resulting from four major stellar distance indicators: Cepheids, RR Lyr, TRGB and red clump stars. The distance modulus to IC1613 is equal to (m-M)_IC1613=24.20 mag with the standard deviation of +/-0.02 mag from six measurements and systematic uncertainty of calibrations of +/-0.07 mag.

研究动机与目标

• 通过研究金属贫乏星系IC1613中的造父变星，探究造父变星周期-光度（PL）关系是否依赖于金属丰度。
• 检验PL关系零点在从金属贫乏IC1613（[Fe/H] ≈ −1.0 dex）到金属富集的大、小麦哲伦云宽金属丰度范围内的稳定性。
• 利用Cepheids、RR Lyrae、红团巨星转折点（TRGB）和红团星等多种恒星距离指示器，精确测定IC1613的距离模数。
• 为河外距离尺度校准提供高质量、已校准的IC1613中造父变星的VI波段测光数据。

提出的方法

• 使用拉斯卡姆panias天文台1.3米华沙望远镜，对中心位于IC1613的14.2'×14.2'区域进行深度、大视场的VI波段CCD测光。
• 通过光变曲线分析识别出138颗造父变星，并在V、I和W_I（I波段消光不敏感指数）波段构建周期-光度（PL）图。
• 利用从V-I色指数推导出的颜色超量估计值，对观测星等进行星际消光修正。
• 将IC1613中PL关系的斜率和零点与大、小麦哲伦云中的结果进行比较，以评估金属丰度依赖性。
• 通过结合Cepheids、RR Lyrae、TRGB和红团星四种独立恒星距离指示器的结果，计算IC1613的距离模数。
• 使用依巴基斯星历校准的红团星视星等作为共同距离尺度的零点锚定，该方法在多个星系中得到验证。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否存在金属丰度依赖性，特别是在IC1613等低金属丰度环境中的基模式造父变星周期-光度关系？
• RQ2 在从[Fe/H] ≈ −1.0 dex（IC1613）到[Fe/H] ≈ −0.5 dex（LMC）的金属丰度范围内，造父变星PL关系的零点是否保持稳定？
• RQ3 在IC1613中，来自Cepheids、RR Lyrae、TRGB和红团星等多种标准烛光的距离模数的一致性，能否验证河外距离尺度的普适校准？
• RQ4 IC1613中星族效应或年龄变化在多大程度上影响红团星或TRGB星的亮度？

主要发现

• IC1613中造父变星的周期-光度关系斜率与小麦哲伦云中的斜率完全相同，表明不存在金属丰度依赖性。
• IC1613中PL关系的零点与小麦哲伦云中的结果在±0.03 mag以内一致，证实了在金属丰度范围内的零点稳定性。
• IC1613的距离模数确定为(m−M)IC1613 = 24.20 ± 0.02 mag（统计误差），系统误差为±0.07 mag，主要来自校准和星像混合效应。
• 来自Cepheids、RR Lyrae、TRGB和红团星的六次独立距离测量结果具有一致的平均距离模数，标准偏差仅为±0.02 mag。
• IC1613中红团星的I波段星等与年轻星系（如LMC）中的结果一致，表明其亮度无显著年龄或金属丰度依赖性，支持其作为标准烛光的适用性。
• 所有138颗造父变星的测光数据（包括光变曲线和VI波段星等）已通过OGLE档案公开发布。