[论文解读] The Optical Gravitational Lensing Experiment. Miras and Semiregular Variables in the Large Magellanic Cloud

I. Soszyński, A. Udalski+7 more|arXiv (Cornell University)|Dec 22, 2005

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 9

一句话总结

本研究结合OGLE-II与OGLE-III的光学测光数据以及2MASS的近红外数据，识别出大麦哲伦云中的3,221颗马亚尔变星与半规则变星。研究发现，周期-光度平面中的序列C、C′与D根据氧富集与碳富集的化学成分分裂为两条独立的脊线，从而实现可靠的光谱型区分，并表明在对单次测光数据的平均Ks星等进行修正后，氧富集与碳富集变星遵循不同的Ks波段周期-光度关系。

ABSTRACT

We use the OGLE-II and OGLE-III data in conjunction with the 2MASS near-infrared (NIR) photometry to identify and study Miras and Semiregular Variables (SRVs) in the Large Magellanic Cloud. We found in total 3221 variables of both types, populating two of the series of NIR period-luminosity (PL) sequences. The majority of these objects are double periodic pulsators, with periods belonging to both PL ridges. We indicate that in the period - Wesenheit index plane the oxygen-rich and carbon-rich AGB stars from the NIR PL sequences C, C' and D split into well separated ridges. Thus, we discover an effective method of distinguishing between O-rich and C-rich Miras, SRVs and stars with Long Secondary Periods using their V and I-band photometry. We present an empirical method of estimating the mean K_s magnitudes of the Long Period Variables using single-epoch K_s measurements and complete light curves in the I-band. We utilize these corrected magnitudes to show that the O-rich and C-rich Miras and SRVs follow somewhat different K_s-band PL relations.

研究动机与目标

• 利用长期的光学与近红外测光数据，识别并表征大麦哲伦云中的马亚尔变星与半规则变星。
• 研究近红外波段中周期-光度（PL）序列的复杂结构，特别是序列C、C′与D。
• 开发一种方法，利用单次测光的Ks波段数据与完整的I波段光变曲线，估算长周期变星的平均Ks星等。
• 确定氧富集与碳富集的AGB恒星是否遵循不同的Ks波段周期-光度关系。
• 评估碳/镁比（C/M比）随周期-光度序列与演化阶段的变化，以提供关于金属丰度与恒星形成历史的信息。

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，在1997年至2005年间获取的OGLE-II与OGLE-III巡天的长期I波段与V波段测光数据。
• 将光学光变曲线与2MASS的近红外测光数据交叉匹配，为变星获取Ks波段星等。
• 应用一种方法，利用单次测光的Ks波段数据与完整的I波段光变曲线，校正变异性影响，估算平均Ks星等。
• 利用V波段与I波段构建周期-韦森斯指数（WI）图，根据其在周期-WI平面中的位置，将氧富集与碳富集的AGB恒星区分开来。
• 分析Ks波段的周期-光度关系，比较校正平均星等后的氧富集与碳富集马亚尔变星与SRV的差异。
• 利用Petersen图与二次脉动周期，支持多周期变星的分类，并推断其演化状态。

实验结果

研究问题

• RQ1 大麦哲伦云中的周期-光度序列C、C′与D是否表现出与氧富集和碳富集AGB恒星相对应的双峰结构？
• RQ2 仅使用光学波段的V与I波段测光，能否可靠地区分氧富集与碳富集的马亚尔变星与SRV？
• RQ3 在对平均星等进行校正后，氧富集与碳富集的马亚尔变星与SRV在Ks波段是否遵循不同的周期-光度关系？
• RQ4 在不同周期-光度序列中，碳富集与氧富集AGB恒星的相对丰度（C/M比）如何？其随演化阶段的变化如何？
• RQ5 尘埃消光或内在颜色差异如何影响近红外波段中观测到的周期-光度关系？

主要发现

• 周期-韦森斯指数（WI）图显示，序列C、C′与D分裂为两条清晰分离的脊线，明确区分了氧富集与碳富集的AGB恒星。
• C/M比在序列C中最高（总体为1.21，TRGB之上为1.64），在C′中居中（总体为0.76，TRGB之上为0.92），在D中最低（TRGB之上为0.20），表明其具有强烈的演化依赖性。
• 在利用单次测光数据与I波段光变曲线校正平均Ks星等后，序列C的Ks波段周期-光度关系的离散度显著降低。
• 氧富集与碳富集的马亚尔变星与SRV遵循不同的Ks波段周期-光度关系，其中碳富集恒星在相同周期下平均在Ks波段更暗。
• 周期-WI平面中观察到的分裂主要源于氧富集恒星中TiO吸收导致的V–I颜色差异，而非周期-光度关系本身的内在差异。
• 结果支持未受尘埃消光影响的碳富集与氧富集马亚尔变星遵循相同的Ks波段周期-光度关系，但碳富集恒星中的尘埃消光导致了光学周期-光度平面中观测到的偏移。