[论文解读] Stellar variability in open clusters. I. A new class of variable stars in NGC 3766

N. Mowlavï, F. Barblan+2 more|arXiv (Cornell University)|Apr 18, 2013

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 67被引用 26

一句话总结

本研究通过七年的多波段光度观测（灵敏度达毫米级），在NGC 3766星团中主序星区域（位于SPB星红边与δ Sct星蓝边之间的间隙）发现了36颗新的低振幅周期变星，该区域在标准模型中本不应存在脉动。这些变星的周期为0.1–0.7天，振幅为1–4毫米，强烈证据表明其为由恒星自转驱动的g模脉动，提示可能存在一类新的低振幅脉动A型与晚型B型恒星。

ABSTRACT

Aims. We analyze the population of periodic variable stars in the open cluster NGC 3766 based on a 7-year multi-band monitoring campaign conducted on the 1.2 m Swiss Euler telescope at La Silla, Chili. Methods. The data reduction, light curve cleaning and period search procedures, combined with the long observation time line, allow us to detect variability amplitudes down to the milli-magnitude level. The variability properties are complemented with the positions in the color-magnitude and color-color diagrams to classify periodic variable stars into distinct variability types. Results. We find a large population (36 stars) of new variable stars between the red edge of slowly pulsating B (SPB) stars and the blue edge of delta Sct stars, a region in the Hertzsprung-Russell (HR) diagram where no pulsation is predicted to occur based on standard stellar models. The bulk of their periods ranges from 0.1 to 0.7 d, with amplitudes between 1 and 4 mmag for the majority of them. About 20% of stars in that region of the HR diagram are found to be variable, but the number of members of this new group is expected to be higher, with amplitudes below our milli-magnitude detection limit. The properties of this new group of variable stars are summarized, and arguments set forth in favor of a pulsation origin of the variability, with g-modes sustained by stellar rotation. Potential members of this new class of low-amplitude periodic (most probably pulsating) A and late-B variables in the literature are discussed. We additionally identify 16 eclipsing binary, 13 SPB, 14 delta Sct and 12 gamma Dor candidates, as well as 72 fainter periodic variables. All are new discoveries. Conclusions. We encourage to search for the existence of this new class of variables in other young open clusters, especially in those hosting a rich population of Be stars.

研究动机与目标

• 利用长期高精度光度观测，识别并表征NGC 3766星团中的周期性变星。
• 研究赫罗图中SPB星与δ Sct星之间区域是否存在脉动星，该区域在标准模型中不预测存在脉动。
• 确定所探测到的变星是否为脉动引起，而非其他机制（如双星系统或黑子活动）。
• 提出一类新的低振幅周期变星，并评估其与高自转恒星群体（如Be星）的潜在关联。

提出的方法

• 使用位于拉西拉天文台的1.2米瑞士Euler望远镜，开展了为期七年的多波段光度监测计划。
• 实施先进的数据降质与光变曲线清理，以实现毫米级变异性检测灵敏度。
• 应用周期搜索算法，在长期观测基线下识别整个数据集中的周期性信号。
• 利用颜色-星等图与颜色-颜色图对变星进行分类，并关联其演化阶段。
• 将探测到的变星与文献中的光谱数据交叉比对，评估其自转速度并支持脉动模型。
• 评估七年期间变异性稳定性，并分析多周期行为，以区分脉动与其他变异性来源。

实验结果

研究问题

• RQ1 在NGC 3766中主序星区域（SPB星红边与δ Sct星蓝边之间）是否存在周期性变星，尽管标准恒星模型未预测该区域存在脉动？
• RQ2 这些新探测到的恒星的光度变异性来源是什么——脉动、双星系统还是黑子活动？
• RQ3 观测到的低振幅、周期性变异性是否可由由恒星自转维持的g模脉动解释？
• RQ4 NGC 3766中此类变星的数量有多少？该区域主序星中有多少比例受到影响？
• RQ5 这些变星的存在是否与高自转恒星群体（如Be星）存在相关性？

主要发现

• 在NGC 3766中SPB星红边与δ Sct星蓝边之间的区域，共发现36颗新的周期性变星，该区域在标准模型中不预测存在脉动。
• 这些变星的周期为0.1至0.7天，振幅为1至4毫米，多数在七年的监测期间表现出稳定的光变曲线。
• 该亮度范围内约20%的主序星为变星，表明其发生率较高，但由于毫米级探测极限，真实数量可能更高。
• 超过三分之一的候选星具有多周期特性，支持其为脉动起源，且未发现振幅或周期随时间发生显著变化的证据。
• 四名候选星（有光谱数据者）的自转速度超过临界速度的一半，支持自转可激发g模脉动的假设。
• 作者提议将此类新变星命名为“低振幅周期性（或脉动性）A型与晚型B型变星”，并建议在其他年轻疏散星团中寻找类似天体，特别是那些富含Be星的星团。