[논문]δ Scuti형 변광성 BO Lyn의 근적외선 광도곡선 분석

임지혜; 손정주

doi:10.5467/jkess.2016.37.7.389

δ Scuti형 변광성 BO Lyn의 근적외선 광도곡선 분석
An Analysis of Near-infrared Light Curves of δ Scuti Variable BO Lyn 원문보기

한국지구과학회지 = Journal of the Korean Earth Science Society, v.37 no.7, 2016년, pp.389 - 397

임지혜 (한국교원대학교 지구과학교육과) , 손정주 (한국교원대학교 지구과학교육과)

초록
AI-Helper

${\delta}$ Scuti형 변광성 BO Lyn의 파장에 따른 광도곡선 차이를 알아보기 위해서 보현산천문대의 1.8m 반사망원경과 적외선 검출기 KASINICS를 이용한 측광 관측을 수행하였다. 2011년 3월 26일부터 4월 1일까지 총 7일간의 관측 자료로 J, H, Ks필터 광도곡선을 얻어 기존에 보고된 V필터에서의 광도곡선과 비교하여 주기, 극대점, 진폭, 형태에 대한 차이를 알아보았다. 적외선 광도곡선의 주기 분석 결과 단일 주파수해 $f_1=10.712cycle/day$, 주기$P=0.09335{\pm}0.00002days$의 값을 얻었으며, 파장에 따른 주기의 차이는 나타나지 않았다. 적외선에서는 $2f_1$에 해당하는 주파수가 검출되었는데, 이는 고진폭 ${\delta}$ Scuti형 변광성의 특징인 비대칭적인 광도곡선의 형태를 잘 설명해준다. 극대점의 위치를 비교한 결과 계산된 V필터의 예상 극대점보다 관측된 적외선 극대점이 전체 주기의 약 0.3에 해당하는 만큼 더 늦게 나타났다. 진폭은 ${\Delta}J/{\Delta}V=0.328$, ${\Delta}H/{\Delta}V=0.216$, ${\Delta}Ks/{\Delta}V=0.211$로 파장이 길어질수록 변광의 폭이 더 작게 나타났다. 파장에 따른 극대점의 지연과 변광폭의 차이는 맥동변광성의 밝기 변화가 주로 온도변화에 기인하기 때문인 것으로 여겨진다.

Abstract ▼ AI-Helper

In order to investigate the light curve difference in visual and infrared wavelength of ${\delta}$ Scuti variable Bo Lyn, observations were performed using BOAO 1.8m reflecting telescope and an infrared detector, KASINICS, with J, H, and Ks filters. Infrared light curves of total 7 nights were obtained between March and April in 2011, and those were compared to the V-filter light curve to examine the differences in period, time of maximum light, amplitude, and shape. From the periodic analysis of infrared light curve, a single frequency of $f_1=10.712cycle/day$, $P=0.09335{\pm}0.00002days$ was obtained, and there was no difference in the period along different wavelengths. In the infrared light curve, a frequency of $2f_1$ was detected. This frequency well explains the asymmetric shape of light curve, one of the characteristics of high-amplitude ${\delta}$ Scuti variables. We compared the locations of the measured infrared maxima and the predicted maxima of V-filter, finding that the times of maxima were delayed about 0.3 phase at infrared wavelengths. Amplitude ratios were adopted to be ${\Delta}J/{\Delta}V=0.328$, ${\Delta}H/{\Delta}V=0.216$, and ${\Delta}Ks/{\Delta}V=0.211$, with the range of variation being smaller at longer wavelengths. It seems that the differences in the times of maxima and amplitude occurred because the changes in brightness of a pulsating variable star are mainly caused by the change in temperature.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

BO Lyn은 HADS로 분류되었지만, 추가 주파수의 존재 여부가 아직 명확하지 않아서 전형적인 방사상맥동을 하는 HADS인지 아니면 방사상맥동에 비방사상 맥동이 더해진 HADS인지는 분명하지 않으며, 주기와 진폭의 변화 여부도 잘 알지 못하고 있다. 따라서 본 연구에서는 적외선 광도곡선에서 보여지는 BO Lyn의 특성을 규명하고, 이미 알려져 있는 가시광선 광도곡선과 비교하여 주기, 극대점, 진폭에 어떠한 차이가 있는지 분석하고자 한다.

제안 방법

또한 영상을 정렬하는 과정에서 공통된 영역 외의 여분의 영역은 잘려나갔기 때문에 영상의 크기가 512×512 화소보다 작아졌다. 구경측광을 위해 구경의 크기 변화에 따른 등급과 등급오차의 변화를 그래프(aperture growth-curve method)로 그려본 후 가장 적합한 구경의 크기를 2 FWHM로, 배경하늘의 미세한 변화나 부분적인 요동의 영향을 제거하기 위한 고리(annulus)의 크기를 FWHM의 4배에서 7배 사이로 결정하였다. 구경측광을 통해 얻은 변광성 BO Lyn의 기기등급에서 비교성 C1의 기기등급을 빼서 차등등급(Δm)을 얻을 수 있었으며, 이를 각 필터별(J, H,Ks) 적외선 광도곡선으로 Fig.

대상 데이터

0''이었다. Fig.1은 실제 관측된 J필터 영상중 하나로 BO Lyn과 함께 관측영역 안에 들어오는 비교성 C1과 C2 중에서 관측 대상인 BO Lyn과 밝기가 더 비슷하면서 자료처리과정에서 등급오차가 더 작게 나타난 C1을 비교성으로 선정하였다. 비교성의 변광 여부는 GCVS (General Catalogue of Variable Stars)를 이용해서 확인하였으며, BO Lyn과 비교성의 적외선(2MASS) 등급정보는 Table 1에 정리하였다.
86시간에 걸쳐 J필터 영상 640장. H필터 영상 630장, Ks필터영상 630장 총1,900장의 영상을 얻었다. KASINICS는 512×512화소를 가지며, 화소당 0.
관측은 보현산 천문대의 1.8m 반사망원경과 적외선 검출기 KASINICS (KASI Near Infrared Camera System)의 J, H, Ks 필터를 이용하여 2011년 3월 26일부터 2011년 4월 1일까지 총 7일간 25.86시간에 걸쳐 J필터 영상 640장. H필터 영상 630장, Ks필터영상 630장 총1,900장의 영상을 얻었다.

이론/모형

관측 자료의 처리는 기본적으로 미국 국립 광학천문대(NOAO)의 IRAF (Image Reduction and Analysis Facility)를 이용하였다. 전처리단계에서 기기적 특성에 의한 영향을 제거한 후에, 연속된 영상을 서로 빼주는 방식으로 배경하늘의 밝기를 제거하였기 때문에 Fig.
주기 분석은 맥동변광성의 분석에서 주로 사용되는 Period04 (Lenz and Breger, 2005)를 이용해서 J, H, Ks 필터별로 수행하였다. Period04는 관측시간(HJD)과 차등등급(Δm)을 입력하면, 시계열 광도곡선을 푸리에 변환하여 윈도우함수와 파워 스펙트럼을 구해준다.

성능/효과

, 2005). H, K필터의 극대점은 V필터의 극대점에 비해 위상의 약 0.2에서 0.4에 해당하는 만큼 지연이 나타나며, 위상지연의 정도는 주기와 관계가 없음을 밝혔다. 또한, 세페이드 변광성에서 가시광선에 대한 근적외선 J, H, K의 진폭비(A_λ/A_V)를 비교하였을 때, 변광 주기가 짧을수록 진폭비도 더 작아진다고 하였다(Soszynskiet al.
Ks필터의 경우, f₂는 낮은 주파수로 인해 제외되었기 때문에 상대적으로 높은 S/N비를 가진 f₁과 2f₁에 해당하는 f₃가 검출되었다. J, H, Ks 세 필터 모두 뚜렷한 하나의 주파수해(f₁₎만을 얻을 수 있었으며, 오차범위 내에서 세 필터의 주기는 모두 같게 나타났다.
J, H, Ks필터 적외선 광도곡선으로 주기분석을 수행한 결과, 오차범위 내에서 모두 동일한 단일 주파 수해 f₁=10.712 c/d를 얻었다. 기본 주파수해 f₁를 통해 주기해 1/f₁을 얻었으며, 주기오차(σ_p)는 오차의 계산에 의해 σ_p=σ_f/f²=주파수오차/(주파수)²로 구하였다.
세 필터 모두 HADS의 특징인 급격한 광도의 상승과 완만한 광도의 하강을 나타내는 비대칭적인 광도곡선의 형태가 분명하게 나타나는 것으로 보아 2f₁의 존재를 짐작할 수 있다. 또한, 각 관측점의 등급오차는 전체적인 광도변화에 크게 영향을 주지 않으며, 분산이 적은 뚜렷한 광도곡선의 형태를 나타내므로 초기 기원(epoch)과 주파수해(f₁)가 정확하게 구해졌음을 알 수 있다.
본 연구를 통해 얻은 적외선 변광폭은 J필터에서 0.0820 mag, H필터에서 0.0540 mag, Ks필터에서 0.0528 mag로 나타났다. 이전 연구에서 보고된 가시광선 변 광폭과 본 연구에서 구한 적외선 변광폭을 Table 5에 정리하였다.
본 연구에서는 가시광선과 적외선의 변광폭비가 ΔJ/ΔV=0.328, ΔH/ΔV=0.216, ΔKs/ΔV=0.211로 나타났다.
00002 days로 나타났다. 본 연구에서는 변광성 관측에 있어 7일이라는 장기간의 연속적인 관측을 수행했다는 점에서 상대적으로 안정적인 주기해를 얻었다고 여겨진다. 이전의 연구 결과로 보고된 가시광선의 주기와 본 연구를 통해 얻은 적외선 주기를 Table 3에 정리하였다.
적외선 관측 결과만을 비교하여도 J필터의 극대점보다 Ks필터의 극대점은 0.0016 days, 즉 전체 주기의 약 0.02에 해당하는 만큼 더 늦게 나타났다. 따라서 파장이 길어질수록 극대시각이 지연된다는 것을 확인할 수 있다.

후속연구

이제까지의 변광성 관측은 주로 가시광선 영역에서 이루어졌으며, 적외선 광도곡선의 형태는 비교적 자세히 알려져 있지 않다. 따라서 기존의 가시광선 관측에 적외선 관측 결과를 보태면 변광성의 물리적 특성에 대한 보다 깊은 이해를 할 수 있을 것이라 기대된다. 또한, δ Scuti형 변광성의 주요 연구과제 중 하나는 꾸준한 관측을 통해 변광 주기와 변광 진폭의 변화를 알아보는 것이기 때문에 시계열 광도곡선을 얻는 것만으로도 의미 있는 연구가 될 것이며, 이는 또한 우리은하 중심부 적외선 탐사 관측에서 광도곡선을 이용해 변광성의 유형을 분류하는 작업(The VVV templates project, Angeloni et al.
여러 외부 요인의 영향을 많이 받는 적외선 자료의 특성과 관측대상의 적외선 변광폭이 매우 작게 나타난다는 점까지 더해져 광도곡선 상에 관측점의 분산이 크게 나타났다. 따라서 추가 주파수의 존재 여부에 대해 명확히 밝혀내기 위해서는 보다 정밀한 관측이 요구된다.
또한, δ Scuti형 변광성의 주요 연구과제 중 하나는 꾸준한 관측을 통해 변광 주기와 변광 진폭의 변화를 알아보는 것이기 때문에 시계열 광도곡선을 얻는 것만으로도 의미 있는 연구가 될 것이며, 이는 또한 우리은하 중심부 적외선 탐사 관측에서 광도곡선을 이용해 변광성의 유형을 분류하는 작업(The VVV templates project, Angeloni et al., 2014)에서도 활용될 수 있겠다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	진폭이 작은 δ Scuti형 변광성은 어떤 양상을 보이는가?	진폭이 작은 δ Scuti형 변광성은 비방사상(nonradial) 맥동의 복잡한 변광 양상을 보이는 반면 진폭이 큰 δ Scuti형 변광성은 대부분 단일 주기를 갖는 전형적인 방사상(radial) 맥동을 한다는 것이 알려진 이후부터는 고진폭 δ Scuti형(High Amplitude δ Scuti; 이후 HADS)이라는 하위 분류 개념이 도입되었다(Poretti, 2003). δ Scuti형 변광성 중에서 V등급 변광폭이 0.
	가시광선 광도곡선에서 앞선 위상의 극대점이 이어지는 다음 위상의 극대점보다 더 밝다고 보고된 이유는 무엇이라고 판단하는가?	BO Lyn의 가시광선 광도곡선에서 앞선 위상의 극대점이 이어지는 다음 위상의 극대점보다 더 밝다고 보고된 바가 있다(Kinman, 1998). 이는 두 번째 주파수(f2)의 존재에 의해 광도곡선의 변화가 나타났다고 본 것이다. Hintz et al.
	진폭이 큰 δ Scuti형 변광성의 하위 분류 개념이 도입된 이유는?	진폭이 작은 δ Scuti형 변광성은 비방사상(nonradial) 맥동의 복잡한 변광 양상을 보이는 반면 진폭이 큰 δ Scuti형 변광성은 대부분 단일 주기를 갖는 전형적인 방사상(radial) 맥동을 한다는 것이 알려진 이후부터는 고진폭 δ Scuti형(High Amplitude δ Scuti; 이후 HADS)이라는 하위 분류 개념이 도입되었다(Poretti, 2003). δ Scuti형 변광성 중에서 V등급 변광폭이 0.

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The VVV Templates project offical hompage, http://www.vvvtemplates.org/

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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