[論文レビュー] The Optical Gravitational Lensing Experiment. The OGLE-III Catalog of Variable Stars. VII. Classical Cepheids in the Small Magellanic Cloud

I. Soszyński, R. Poleski+7 more|arXiv (Cornell University)|Mar 23, 2010

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 1被引用数 8

ひとこと要約

本論文は、8〜13年間の観測から得られた複数エポックのVIバンド光度測定を用いて、小マジラン銀河（SMC）に4,630個の古典的セフェイドを特定したOGLE-III可変星カタログ第VII弾を提示する。これはこれまでで最大のサンプルである。本研究では、一次周期の0.60〜0.65倍の低振幅二次パルセーションを示す第1オーバートーンセフェイドの顕著な集団、3つの三重モードパルセーター、5つの二重セフェイドを同定した。また、SMCとLMCのセフェイドにおける周期-等級関係（PL関係）の傾きに顕著な差異が認められ、特にW_Iバンドでは顕著な違いが示された。

ABSTRACT

The seventh part of the OGLE-III Catalog of Variable Stars (OIII-CVS) consists of 4630 classical Cepheids in the Small Magellanic Cloud (SMC). The sample includes 2626 fundamental-mode (F), 1644 first-overtone (1O), 83 second-overtone (2O), 59 double-mode F/1O, 215 double-mode 1O/2O, and three triple-mode classical Cepheids. For each object basic parameters, multi-epoch VI photometry collected within 8 or 13 years of observations, and finding charts are provided in the OGLE Internet archive. We present objects of particular interest: exceptionally numerous sample of single-mode second-overtone pulsators, five double Cepheids, two Cepheids with eclipsing variations superimposed on the pulsation light curves. At least 139 first-overtone Cepheids exhibit low-amplitude secondary variations with periods in the range 0.60-0.65 of the primary ones. These stars populate three distinct sequences in the Petersen diagram. The origin of this secondary modulation is still unknown. Contrary to the Large Magellanic Cloud (LMC) we found only a few candidates for anomalous Cepheids in the SMC. This fact may be a clue for the explanation of the origin of the anomalous Cepheids. The period and luminosity distributions of Cepheids in both Magellanic Clouds suggest that there are two or three populations of classical Cepheids in each of the galaxies. The main difference between the LMC and SMC lays in different numbers of Cepheids in each group. We fit the period-luminosity (PL) relations of SMC Cepheids and compare them with the LMC PL laws.

研究の動機と目的

• 長基準長の光度測定データを用いて、小マジラン銀河（SMC）における古典的セフェイドの最も包括的なカタログを構築すること。
• SMCセフェイドの周期-等級（PL）関係を分析し、それらを巨大マジラン銀河（LMC）のものと比較することで、星のパルセーションおよび進化に及ぼす金属量効果を解明すること。
• 二重モードや三重モードパルセーターなどの希少または以前に報告のなかったセフェイド亜型を同定し、異常セフェイド候補の検討を行うこと。
• 第1オーバートーンセフェイドにおける低振幅二次パルセーションの存在と起源を、ピーターセン図の文脈で検討すること。
• 将来的な星族研究、距離スケールの校正、星の進化モデルのための、公開可能で高精度な光度測定および天球測定データセットを提供すること。

提案手法

• チリのラス・カンパニャス天文台に設置された1.3mワルサウ大学望遠鏡を用い、8〜13年間にわたり8枚のSITe CCDを組み合わせたモザイクを用いて複数エポックのVIバンド光度測定を取得した。
• 時間系列解析技術（周期ogram解析および振幅フィルタリングを含む）を用いて、セフェイドに類似した光曲線を示す変光星を選別した。
• 最小二乗法によるフィッティングに3σクリッピングを適用し外れ値の影響を低減させ、log Pを独立変数とし、I、V、W_Iバンドの等級を従属変数として周期-等級（PL）関係を導出した。
• サンプルを基本モード（F）、第1オーバートーン（1O）、第2オーバートーン（2O）、二重モード（F/1O、1O/2O）、三重モードパルセーターに分類し、個別に分析を行った。
• 第1オーバートーンセフェイドにおける二次パルセーションの周期比を分析するためにピーターセン図を用い、3つの明確なシーケンスを同定した。
• PL関係における消光補正を実施せず、SMCとLMCのセフェイド間の傾きを直接比較可能にした。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 小マジラン銀河における古典的セフェイドの分布はどのようなものであり、周期と等級の観点で巨大マジラン銀河とどのように異なるか？
• RQ2 一次周期の0.60〜0.65倍の周期を示す139個の第1オーバートーンセフェイドに観測された低振幅二次パルセーションの原因は何か？
• RQ3 SMCとLMCの古典的セフェイドにおける周期-等級（PL）関係に顕著な差異があるか。その差異は金属量効果に何を示唆するか？
• RQ4 SMCに存在する二重モードや三重モードパルセーターなどの希少セフェイド亜型はいくつあり、それらの性質は何か？
• RQ5 異常セフェイド候補がSMCではLMCほど多くないのはなぜか。これはその起源に関する何を示唆するか？

主な発見

• 本カタログには、SMCに4,630個の古典的セフェイドが含まれる。これは、これまでのどの銀河に対しても最大のセフェイドサンプルである。その内訳は、2,626個の基本モード、1,644個の第1オーバートーン、83個の第2オーバートーン、59個のF/1O、215個の1O/2O、3個の三重モードパルセーターである。
• 139個の第1オーバートーンセフェイドが、一次周期の0.60〜0.65倍の周期を示す低振幅二次パルセーションを示し、ピーターセン図に3つの明確なシーケンスとして分布している。
• SMCにおける基本モードセフェイドの周期-等級関係は、I = -2.908(log P) + 17.240（散乱0.22 mag）で与えられ、第1オーバートーンセフェイドはI = -3.349(log P) + 16.827（散乱0.23 mag）である。
• SMCにおける第1オーバートーンセフェイドのlog P – W_I関係の傾きは、LMCのそれと8σ以上も異なるため、極めて顕著な乖離が示された。
• SMCにおける基本モードセフェイドのlog P – V関係の傾きは、LMCと3σ以上異なるが、IバンドおよびW_Iバンド関係ではそれぞれ1.8σの差異であり、統計的に区別できない。
• SMCには僅か数個の異常セフェイド候補しか同定されず、低金属量環境がそれらの形成を抑制しているか、あるいはLMCとは異なる集団である可能性を示唆している。