[论文解读] Fourier Decomposition of RR Lyrae light curves and the SX Phe population in the central region of NGC 3201

A. Arellano Ferro, J. A. Ahumada+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 10, 2014

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 9

一句话总结

本研究对NGC 3201中的RR Lyrae变星光变曲线应用傅里叶分解，并利用CCD时序数据的差分图像分析（DIA）研究SX Phe型变星。研究得出一致的距离为5.00 ± 0.22 kpc，金属丰度[Fe/H]_ZW = -1.483 ± 0.090，发现了三颗新的SX Phe型变星，并通过P-L关系独立验证了距离。

ABSTRACT

CCD time-series observations of the central region of the globular cluster NGC~3201 were obtained with the aim of performing the Fourier decomposition of the light curves of the RR~Lyrae stars present in that field. This procedure gave the mean values, for the metallicity, of [Fe/H]$_{ZW}=-1.483 \pm 0.006$ (statistical) $\pm 0.090$ (systematical), and for the distance, $5.000 \pm 0.001$~kpc (statistical) $\pm 0.220$ (systematical). The values found from two RRc stars are consistent with those derived previously. The differential reddening of the cluster was investigated and individual reddenings for the RR Lyrae stars were estimated from their $V-I$ curves. We found an average value of $E(B-V)= 0.23 \pm 0.02$. An investigation of the light curves of stars in the {\it blue stragglers} region led to the discovery of three new SX~Phe stars. The period-luminosity relation of the SX~Phe stars was used for an independent determination of the distance to the cluster and of the individual reddenings. We found a distance of 5.0 kpc

研究动机与目标

• 利用RR Lyrae光变曲线的傅里叶分解，测定球状星团NGC 3201的金属丰度和距离。
• 通过RR Lyrae星的V-I色曲线推导个体差异消光值，研究NGC 3201中的差异消光效应。
• 利用高精度测光法识别并表征NGC 3201中心区域的SX Phe型变星。
• 通过新发现的SX Phe型变星的周期-光度关系，独立验证星团距离。
• 通过在密集且信噪比低的场中应用差分图像分析（DIA）技术，提高星团参数的精度。

提出的方法

• 对NGC 3201中心密集区域的CCD时序数据应用差分图像分析（DIA），提取高精度光变曲线。
• 对22颗RRab型和2颗RRc型变星的光变曲线应用傅里叶分解，利用已建立的经验关系推导金属丰度（[Fe/H]）和距离。
• 利用RR Lyrae星的V-I色曲线估算个体差异消光值，18颗RRab星的平均E(B-V)为0.23 ± 0.02。
• 通过分析蓝straggler区域的光变曲线识别新变星，发现三颗新的SX Phe型变星（V122、V123、V124）。
• 对SX Phe型变星进行频率分析以分类脉动模式，识别出三颗径向双模脉动变星（V103、V106、V108）和一颗具有非径向成分的变星（V107）。
• 利用个体消光修正和模式识别校准SX Phe型变星的周期-光度（P-L）关系，得出独立的距离估计为5.0 kpc。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于RR Lyrae光变曲线的傅里叶分解，NGC 3201的金属丰度是多少？
• RQ2 基于RR Lyrae星的距离是多少？与基于SX Phe星的估计相比如何？
• RQ3 差异消光在多大程度上影响NGC 3201中RR Lyrae星的测光校准？
• RQ4 新发现的SX Phe型变星在星团中心区域的性质及其脉动模式是什么？
• RQ5 SX Phe型变星的周期-光度关系能否为NGC 3201提供一个独立且一致的距离估计？

主要发现

• NGC 3201的平均金属丰度，基于RR Lyrae傅里叶分解，为[Fe/H]_ZW = -1.483 ± 0.006（统计误差）± 0.090（系统误差）。
• 基于RR Lyrae星得出的星团距离为5.000 ± 0.001 kpc（统计误差）± 0.220 kpc（系统误差），与SX Phe星的P-L关系结果一致。
• 基于V-I光变曲线分析，RR Lyrae星的平均差异消光为E(B-V) = 0.23 ± 0.02。
• 发现了三颗新的SX Phe型变星（V122、V123、V124），V103、V106和V108被确认为径向双模脉动变星。
• SX Phe型变星的周期-光度关系得出一致的距离估计为5.0 kpc，支持了基于RR Lyrae星的结果。
• UVES系统下的金属丰度为[Fe/H]_UVES = -1.39 ± 0.13，与之前基于CMD和其他方法的估计结果良好一致。