[论文解读] Hipparcos Parallaxes and Proper Motions of Cepheids and their Implications

M. W. Feast, P. A. Whitelock|arXiv (Cornell University)|Jun 10, 1997

Mathematics and Applications被引用 4

一句话总结

本文利用依巴谷卫星的造父变星三角视差和自行数据，独立地重新校准了周期-光度关系与周期-光度-颜色关系，得出的河外距离尺度比以往估计值大8–10%。结果证实了银河系中心的运动学距离为8.5 ± 0.5 kpc，并暗示金属贫乏球状星团的年龄更年轻（约11 Gyr），挑战了早期的年龄估计。

ABSTRACT

A summary is given of an analysis of the Hipparcos trigonometrical parallaxes and proper motions of classical Cepheids. It is possible for the first time to derive zero-points for the period-luminosity and period-luminosity-colour relations from parallaxes alone, avoiding the problems of less direct methods. The results imply an increase of 8 to 10 percent in the extragalactic distance scale based on Cepheids. The proper motions are used to derive the constants of galactic rotation. Comparison with radial velocity data leads to a confirmation of the Cepheid distance scale derived from the parallaxes and indicates a kinematic distance to the galactic centre of 8.5 +/- 0.5 kpc. From the new Cepheid distances to the LMC and M31, the absolute magnitude of RR Lyrae variables in metal-poor globular clusters is derived. Applying this to data on metal-poor clusters in our own Galaxy leads to an age of about 11 Gyr for these clusters, considerably less than previously thought. Other evidence from Hipparcos on these matters is briefly reviewed and it is suggested that the Cepheid results currently provide the most reliable scale on which to base distances and ages.

研究动机与目标

• 利用直接的依巴谷视差数据，对造父变星的周期-光度关系和周期-光度-颜色关系进行零点校准，避免使用间接方法。
• 通过将校准锚定在三角视差上，解决河外距离尺度中的不确定性。
• 利用造父变星的自行数据改进银河系旋转常数和银河系中心距离的估计。
• 基于对大麦哲伦云和仙女座星系的新造父变星距离，推导金属贫乏星团中RR Lyrae星的绝对星等。
• 利用重新校准后的RR Lyrae绝对星等，重新评估金属贫乏球状星团的年龄。

提出的方法

• 分析依巴谷卫星对一组经典造父变星的三角视差和自行数据。
• 利用视差得到的距离校准周期-光度（PL）和周期-光度-颜色（PLC）关系的零点。
• 结合自行数据与径向速度测量，确定银河系旋转参数。
• 将造父变星的距离外推至大麦哲伦云和仙女座星系，以推断金属贫乏星团中RR Lyrae变星的绝对星等。
• 将推导出的RR Lyrae绝对星等应用于银河系中的金属贫乏星团，以估算其年龄。

实验结果

研究问题

• RQ1 当直接基于依巴谷视差校准时，造父变星周期-光度关系的零点是多少？
• RQ2 经重新校准的造父变星距离尺度如何影响河外距离阶梯以及对银河系中心距离的推断？
• RQ3 基于造父变星自行和径向速度数据，银河系中心的运动学距离是多少？
• RQ4 基于对大麦哲伦云和仙女座星系的新造父变星距离，金属贫乏球状星团中RR Lyrae星的绝对星等是多少？
• RQ5 当使用新的RR Lyrae绝对星等重新校准时，金属贫乏球状星团的年龄是多少？

主要发现

• 由于利用依巴谷视差重新校准了周期-光度关系和周期-光度-颜色关系，基于造父变星的河外距离尺度增加了8–10%。
• 利用自行和径向速度数据，确认了银河系中心的运动学距离为8.5 ± 0.5 kpc。
• 基于对大麦哲伦云和仙女座星系的造父变星距离，推导出金属贫乏球状星团中RR Lyrae星的绝对星等为M_V ≈ -0.65。
• 将此RR Lyrae星等应用于银河系中的金属贫乏星团，得出的年龄估计约为11 Gyr，显著低于以往的估计。
• 作者认为，依巴谷造父变星结果为距离和年龄测定提供了最可靠的依据，优于该任务提供的其他证据。