[论文解读] Concerning the Distance to the Center of the Milky Way and its Structure

D. Majaess|arXiv (Cornell University)|Feb 14, 2010

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 10被引用 5

一句话总结

本研究利用OGLE巡天中的RR Lyrae变星，基于$VI$波段周期-消光关系估算银心距离为$ R_0 = 8.1 \pm 0.6 $ kpc，以映射消光并评估银河系结构。研究未发现$ \phi \simeq 25^\circ $处存在显著的棒状或三轴核球结构的有力证据，并证实了与红巨星支巨星及造父变星的消光结果一致。

ABSTRACT

The distance to the Galactic center inferred from OGLE RR Lyrae variables observed in the direction of the bulge is Ro=8.1+-0.6 kpc. An accurate determination of Ro is hindered by countless effects that include an ambiguous extinction law, a bias for smaller values of Ro because of a preferential sampling of variable stars toward the near side of the bulge owing to extinction, and an uncertainty in characterizing how a mean distance to the group of variable stars relates to Ro. A VI-based period-reddening relation for RR Lyrae variables is derived to map extinction throughout the bulge. The reddening inferred from RR Lyrae variables in the Galactic bulge, LMC, SMC, and IC 1613 match that established from OGLE red clump giants and classical Cepheids. RR Lyrae variables obey a period-colour (VI) relation that is relatively insensitive to metallicity. Edge-on and face-on illustrations of the Milky Way are constructed by mapping the bulge RR Lyrae variables in tandem with cataloged red clump giants, globular clusters, planetary nebulae, classical Cepheids, young open clusters, HII regions, and molecular clouds. The sample of RR Lyrae variables do not trace a prominent Galactic bar or triaxial bulge oriented at phi~25 degrees.

研究动机与目标

• 利用OGLE巡天中的RR Lyrae变星提高银心距离估算的准确性。
• 解决$ R_0 $估算中的系统性不确定性，特别是消光偏差和金属丰度效应的影响。
• 建立并应用RR Lyrae变星的$VI$波段周期-消光关系，以映射银河系核球区域的星际消光。
• 结合RR Lyrae变星、红巨星支巨星及其他示踪体，构建银河系的侧视和俯视模型，以评估银河系形态。
• 检验RR Lyrae变星在$ \phi \simeq 25^\circ $处是否揭示显著的银河系棒状或三轴核球结构。

提出的方法

• 使用来自OGLE巡天的RR Lyrae变星样本，排除具有异常距离的星体。
• 推导出$VI$波段周期-消光关系：$ E_{B-V} \simeq -0.88\log{P_f} + 0.87(V-I) - 0.61 $，并利用球状星团（M3、M54、M92、NGC 6441）进行校准。
• 应用Wesenheit函数以获得消光无关的距离，从而最小化消光相关的不确定性。
• 利用OGLE数据中的平均星等、色指数超量和银道坐标，映射银河系核球区域的消光与距离分布。
• 通过结合RR Lyrae变星与红巨星支巨星、球状星团、行星状星云及其他示踪体，构建侧视和俯视的银河系模型。
• 将推断的消光与OGLE红巨星支巨星及经典造父变星的已知值进行比较，以验证方法的有效性。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于OGLE巡天中RR Lyrae变星，银心的最准确距离是多少？
• RQ2 RR Lyrae变星的$VI$波段周期-消光关系在银河系核球区域的消光制图中能发挥何种改进作用？
• RQ3 在$ \phi \simeq 25^\circ $处，RR Lyrae变星是否揭示了显著的银河系棒状或三轴核球结构？
• RQ4 RR Lyrae变星的$VI$波段周期-颜色关系与红巨星支巨星及造父变星等其他示踪体的对应关系有何异同？
• RQ5 [Fe/H]-$M_V$关系在RR Lyrae距离估算中引入的偏差程度如何？Wesenheit方法如何缓解这一偏差？

主要发现

• 利用OGLE巡天中的RR Lyrae变星，估算出银心距离为$ R_0 = 8.1 \pm 0.6 $ kpc。
• 推导出的RR Lyrae变星$VI$波段周期-消光关系对校准数据的再现精度达到平均$ \pm 0.03 $等。
• 从银心区域、大麦哲伦云、小麦哲伦云及IC 1613星系中RR Lyrae变星推断的消光，与OGLE红巨星支巨星及经典造父变星的结果一致。
• RR Lyrae变星的$VI$波段周期-颜色关系对金属丰度不敏感，支持其在距离与消光制图中的应用。
• 在$ \phi \simeq 25^\circ $处，RR Lyrae变星未揭示显著的银河系棒状或三轴核球结构，提示其结构可能更对称或更复杂。
• Wesenheit函数提供了一种消光无关的距离估算方法，有效减少了消光相关不确定性的传播。