[论文解读] A variable star population in the open cluster NGC\,6819 observed by the Kepler spacecraft

S. Sanjayan, A. S. Baran+2 more|arXiv (Cornell University)|May 6, 2024

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 2

一句话总结

本研究利用开普勒超级采样光度测量法，在疏散星团 NGC 6819 中识别出 385 颗变星，对其变光类型进行分类，并通过 Gaia DR3 天体测量学确认其中 128 颗为星团成员。结合 MIST 等时线与光谱分析，推导出星团的精确年龄为 2.54 Gyr，距离为 2.3 kpc，[Fe/H] = -0.01(2)，与基于 Gaia 的估算结果一致，显著提升了该星团的天体物理表征水平。

ABSTRACT

We present the list of variable stars we found in the \kep\ superstamp data covering approximately nine arcminutes from the central region of NGC6819. This is a continuation of our work presented by Sanjayan et al.(2022a). We classified the variable stars based on the variability type and we established their cluster membership based on the available Gaia Data Release 3 astrometry. Our search revealed 385 variable stars but only 128 were found to be cluster members. In the case of eclipsing and contact binaries we calculated the mid-times of eclipses and derived ephemerides. We searched for eclipse timing variation using the observed minus calculated diagrams. Only five objects show significant orbital period variation. We used isochrones calculated within the MESA Isochrones and Stellar Tracks project and derived the average age (2.54 Gyr), average distance (2.3 kpc) and iron content [Fe/H] = -0.01(2), of NGC6819. We confirm this distance by the one derived from Gaia astrometry of the cluster members with membership probabilities greater than 0.9.

研究动机与目标

• 利用开普勒超级采样光度测量法，识别并分类 NGC 6819 中心区域的变星。
• 通过 Gaia DR3 天体测量学与贝叶斯高斯混合模型，确定变星的星团成员资格。
• 通过等时线拟合与光谱分析，推导 NGC 6819 的精确天体物理参数——年龄、距离、金属量。
• 通过 O-C 图分析，研究食双星系统的轨道周期变化。

提出的方法

• 利用开普勒超级采样时间序列光度测量法，在以 NGC 6819 为中心的 9 角分区域中检测并表征变星。
• 应用 Gaia DR3 天体测量学，通过贝叶斯高斯混合模型计算成员概率，以超过 50% 的概率作为星团成员的阈值。
• 根据光曲线形态，按变光类型（如食双星、脉动变星、自转变星等）对变星进行分类。
• 测量食双星的中食时刻，并推导星历表，以支持 O-C 图分析，检测食变周期变化。
• 对 42 颗变星（包括 8 颗来自 NOT 和 5 颗来自 APO 的数据）进行光谱分析，使用 XTGRID 和基于调查的拟合方法，测定有效温度、表面重力、[Fe/H] 和径向速度。
• 将 MIST 等时线拟合至星团成员的色-星等图，以推导星团的年龄、距离模数和金属量，不确定性从数据中传播得出。

实验结果

研究问题

• RQ1 NGC 6819 中心区域的变星完整群体是什么？其变光类型如何分类？
• RQ2 利用 Gaia DR3 天体测量学，哪些检测到的变星被确认为星团成员？
• RQ3 通过等时线拟合与光谱分析，NGC 6819 的精确天体物理参数（年龄、距离、金属量）是什么？
• RQ4 O-C 图分析是否显示食双星系统存在显著的轨道周期变化？
• RQ5 所推导的星团参数与基于 Gaia 天体测量学和先前研究的独立估算结果相比如何？

主要发现

• 在开普勒超级采样观测区域内共检测到 385 颗变星，其中 128 颗基于 Gaia DR3 成员概率被确认为星团成员。
• 星团的平均年龄确定为 2.54 Gyr，1σ 不确定度为 0.03 Gyr，与先前通过星震学和等时线拟合得出的估算结果一致。
• 根据距离模数推导出 NGC 6819 的距离为 2.3 kpc，并通过高概率成员的 Gaia 天体测量学独立确认为 2.48(18) kpc。
• NGC 6819 的金属量测定为 [Fe/H] = -0.01(2)，表明其接近太阳金属量，与部分但非全部先前研究结果一致。
• 仅有五对食双星在 O-C 图中显示出显著的轨道周期变化，其变化性质尚未得到确认。
• 光谱分析在不同数据源之间得出一致的恒星参数（Teff、logg、[Fe/H]、RV），验证了所推导天体物理参数的可靠性。