[论文解读] RR Lyrae and Type II Cepheid Variables Adhere to a Common Distance Relation

D. Majaess|arXiv (Cornell University)|Dec 15, 2009

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 13被引用 6

一句话总结

本文通过VI波段测光，证明RR型变星与II型造父变星遵循一种统一的消光无关Wesenheit周期-星等关系，使得在无需金属丰度修正的情况下，能够对各类天体系统实现一致的距离测量。该方法对大麦哲伦云、三角座星系、IC 1613星系及球状星团中的RR型变星所测得的距离，与经典造父变星法估计的结果在不确定度范围内一致。

ABSTRACT

Preliminary evidence is presented reaffirming that SX Phe, RR Lyrae, and Type II Cepheid variables may be characterized by a common Wesenheit period-magnitude relation, to first order. Reliable distance estimates to RR Lyrae variables and Type II Cepheids are ascertained from a single VI-based reddening-free relation derived recently from OGLE photometry of LMC Type II Cepheids. Distances are computed to RR Lyrae (d~260 pc), and variables of its class in the galaxies IC 1613, M33, Fornax dSph, LMC, SMC, and the globular clusters M3, M15, M54, omega Cen, NGC 6441, and M92. The results are consistent with literature estimates, and in the particular cases of the SMC, M33, and IC 1613, the distances agree with that inferred from classical Cepheids to within the uncertainties: no corrections were applied to account for differences in metallicity. Moreover, no significant correlation was observed between the distances computed to RR Lyrae variables in omega Cen and their metallicity, despite a considerable spread in abundance across the sample. In sum, concerns regarding a sizeable metallicity effect are allayed when employing VI-based reddening-free Cepheid and RR Lyrae relations.

研究动机与目标

• 检验RR型变星与II型造父变星是否遵循同一周期-星等关系。
• 评估金属丰度对基于消光无关Wesenheit关系所获距离估计的影响。
• 利用单一校准关系，为不同系统中的RR型变星提供一致的距离估计。
• 评估VI波段消光无关关系在不同金属丰度与星系环境下的可靠性。

提出的方法

• 采用基于LMC中II型造父变星的OGLE测光数据，定义消光无关的Wesenheit函数 $ W_{VI} = V - \beta(V-I) $，其中 $ \beta = 2.55 $。
• 将校准关系 $ W_{VI} = -2.45\log P_f + 17.28 $ 应用于多个系统中RR型变星的距离计算。
• 通过 $ \log P_f \simeq \log P_o + 0.13 $ 对高谐频脉动变星进行修正，使其与基模式周期对齐。
• 因RV Tau型II型造父变星的Wesenheit行为不一致，故予以排除。
• 对邻近RR型变星（如 $ d \simeq 260 $ pc）采用《业余天空调查》提供的平均VI测光数据。
• 将结果与文献估计值及经典造父变星距离进行比较，且未应用任何金属丰度修正。

实验结果

研究问题

• RQ1 RR型变星与II型造父变星在Wesenheit图中是否遵循同一周期-星等关系？
• RQ2 基于VI波段的消光无关关系所获得的距离估计，是否对RR型变星族群中金属丰度的变化不敏感？
• RQ3 同一校准的Wesenheit关系能否对星系与球状星团中的RR型变星提供与经典造父变星法一致的距离估计？
• RQ4 测光污染与R/V比值变化对使用该方法所得距离估计有何影响？

主要发现

• 太阳邻近区域的RR型变星（d ≈ 260 pc）所测距离与哈勃空间望远镜视差测量结果（262 ± 14 pc）一致。
• 对大麦哲伦云、三角座星系及IC 1613星系中RR型变星所测距离，与经典造父变星法估计值在不确定度范围内一致，且未进行金属丰度修正。
• 尽管 $\omega$ Cen中RR型变星的 [Fe/H] 从 -1.0 到 -2.4 不等，但计算所得距离与金属丰度之间未发现统计上显著的相关性。
• VI波段Wesenheit关系对金属丰度表现出极小敏感性，各类系统中斜率与零点保持一致。
• SX Phe型、RR型变星及II型造父变星（排除RV Tau型）在Wesenheit图中遵循同一周期-星等关系。
• 该方法提供了一种稳健、消光无关的距离指示器，可使用单一校准关系适用于星系与球状星团。