[论文解读] The Optical Gravitational Lensing Experiment. The OGLE-III Catalog of Variable Stars. II. Type II Cepheids and Anomalous Cepheids in the Large Magellanic Cloud

I. Soszyński, A. Udalski+7 more|Americanae (AECID Library)|Nov 22, 2008

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 2被引用 5

一句话总结

本论文基于OGLE-III巡天，首次提供了迄今为止最大的河外星系中II型造父变星（197颗）和异常造父变星（83颗）样本，涵盖大麦哲伦云（LMC）。通过周期-光度关系图和颜色-星等图、傅里叶光变曲线分解，以及周期-傅里叶参数分析，研究揭示了BL Her星与W Vir星在颜色和脉动行为上的显著差异，发现了一个具有更蓝、更亮光变曲线及双星特征的特殊W Vir星亚群，并在1.5、6和17天周期处识别出脉动中的共振特征。

ABSTRACT

In the second part of the OGLE-III Catalog of Variable Stars (OIII-CVS) we present 197 type II Cepheids and 83 anomalous Cepheids in the Large Magellanic Cloud (LMC). The sample of type II Cepheids consists of 64 BL Her stars, 96 W Vir stars and 37 RV Tau stars. Anomalous Cepheids are divided into 62 fundamental-mode and 21 first-overtone pulsators. These are the largest samples of such types of variable stars detected anywhere outside the Galaxy. We present the period-luminosity and color-magnitude diagrams of stars in the sample. If the boundary period between BL Her and W Vir stars is adopted at 4 days, both groups differ significantly in (V-I) colors. We identify a group of 16 peculiar W Vir stars with different appearance of the light curves, brighter and bluer than ordinary stars of that type. Four of these peculiar W Vir stars show additional eclipsing modulation superimposed on the pulsation light curves. Four other stars of that type show long-period secondary variations which may be ellipsoidal modulations. It suggests that peculiar W Vir subgroup may be related to binarity. In total, we identified seven type II Cepheids simultaneously exhibiting eclipsing variations which is a very large fraction compared to classical Cepheids in the LMC. We discuss diagrams showing Fourier parameters of the light curve decomposition against periods. Three sharp features interpreted as an effect of resonances between radial modes are detectable in these diagrams for type II Cepheids.

研究动机与目标

• 通过识别和分类大麦哲伦云（LMC）中的II型造父变星和异常造父变星，扩展该星系的变星星表。
• 利用深度、长基线的测光数据，确定LMC中II型造父变星的周期-光度关系和颜色-星等关系。
• 研究II型造父变星的脉动特性与光变曲线形态，特别是BL Her星、W Vir星和RV Tau星之间的区分。
• 识别并表征LMC中的异常造父变星，该星族此前在该星系中未被报道。
• 通过光变曲线分解和数据中的调制现象，探索双星相互作用和共振脉动模式的存在。

提出的方法

• 利用位于拉斯坎帕纳斯天文台的1.3米华沙望远镜获取的OGLE-III巡天深度、长基线V波段和I波段测光数据。
• 对光变曲线进行傅里叶分解，提取周期和形状参数（如φ21、R31、φ31）以进行脉动分析。
• 构建周期-光度（PL）关系图和颜色-星等图，用于II型造父变星亚型的分类与比较。
• 通过分析光变曲线残差和相位折叠光变曲线，识别食变星和椭球形调制。
• 利用傅里叶参数与周期的统计分析，检测脉动行为中的共振特征。
• 基于光变曲线形态、周期以及在PL图和颜色-星等图中的位置对恒星进行分类。

实验结果

研究问题

• RQ1 LMC中II型造父变星的周期-光度关系和颜色-星等关系是什么？BL Her星、W Vir星和RV Tau星之间有何差异？
• RQ2 W Vir星中是否存在不同的亚群？其物理特性如何与标准W Vir星相区别？
• RQ3 LMC中II型造父变星的双星相互作用（由食变或椭球形调制所指示）发生频率如何？
• RQ4 能否在II型造父变星的傅里叶参数中识别出共振脉动模式？这些模式出现在哪些周期？
• RQ5 LMC中的异常造父变星在周期、光度和脉动模式上与其它系统中的异常造父变星有何异同？这对其形成机制有何启示？

主要发现

• 本研究提供了迄今为止在任何河外星系中最大的II型造父变星（197颗）和异常造父变星（83颗）样本，其中包括64颗BL Her星、96颗W Vir星、37颗RV Tau星、62颗基模式脉动的异常造父变星和21颗第一谐频脉动的异常造父变星。
• BL Her星与W Vir星在(V−I)颜色上存在显著差异，其中16颗W Vir星呈现更亮、更蓝的特征，表明存在一个独立的亚群。
• 四颗异常W Vir星表现出叠加的食变调制，另有四颗显示长周期次级变化，表明其可能为双星系统。
• LMC中有七颗II型造父变星表现出食变调制，其比例显著高于经典造父变星，暗示该星族中双星比例更高。
• 傅里叶参数图在约1.5、6和17天周期处显示出三个尖锐特征，解释为径向脉动模之间的共振。
• 异常造父变星在log P–φ31图中与基模式经典造父变星明显分离，且R31能有效区分它们与第一谐频经典造父变星。