相接双星短周期截止现象的研究:十颗全食系统的首次研究

2020-05-14 21:07:22 李凯 点击:

相接双星短周期截止现象的研究:十颗全食系统的首次研究

相接双星短周期截止现象最早由Rucinski (1992)发现的,他通过GCVS星表中的相接双星的统计发现相接双星在0.22天附近存在明显的截止,如下图:

 

    但是这一现象是在20多年前发现的,在近三十年中,人们发现了大量相接双星,这一截止现象是否还存在呢?我们用VSX, GCVS, CEV星表和CSS, LINEAR, ASAS, NSVS, TrES, TNTS, SuperWASP(143), Kepler, OGLE, SSS等巡天项目发现的所有相接双星重新进行了周期分布统计,如下图:

 

    可以看出在0.22天还存在明显的截止。自这一现象发现以来,人们就试图找到这一现象的原因。Rucinski (1992)认为双星子星的全对流极限使得相接双星在动力学上不稳定从而产生短周期截止;Stepien (2006)提出分离双星通过轨道角动量损失形成相接双星时标非常长,即使宇宙年龄也很难形成位于周期截止端的相接双星;Jiang et al. (2012)提出质量小于0.63Msun的原初主星充满洛希瓣时会发生不稳定的物质传输;Qian et al. (2015)认为共双星伴星天体在短周期相接双星形成过程中发挥了及其重要的作用,并且所有短周期的M型相接双星很有可能都存在伴星天体。到目前为止人们还没有完全解决这一问题因此需要观测大量位于周期截止附近的相接双星

    我们利用三台米级望远镜对十颗极短周期相接双星进行了观测,以下为十颗目标的信息以及观测日志:


    以下是威海1米望远镜观测的两个目标的光变曲线:

 

                  J050904                                J220235

      接下来我们将对这十颗目标进行分析,首先是确定目标的温度,如下:

 

 

    由于这十个目标都是首次研究为了确定它们的质量比我们采用了质量比搜寻的方法

 

 

    基于以上分析我们得出了所有目标的理论拟合曲线:

 

 

    物理参数如下:

 

 

    我们发现:2个目标是A-type相接双星,8颗为W-type相接双星;所有目标都是全食双星,说明测光解轨结果比较可靠;所有目标都是浅度相接双星(相接度小于25%);所有目标两子星的温度差都小于205K,说明它们都热相接;5个目标存在磁活动,4个目标存在第三光。 

    为了探讨相接双星短周期截止现象的原因,我们统计了几乎所有研究过的位于周期截止端附近的相接双星,共计55个目标,如下:

 

    通过统计,我们发现:这些双星所有子星都是晚型星,从G1M4;大部分都是浅度相接和中度相接,只有6个是深度相接;大部分都表现出磁活动性;所有目标的质量比都大于0.32A次型和W次型的数目相当。接下来,我们研究了这些相接双星的周期颜色关系,为了做对比,我们还画了一般的相接双星的周期颜色关系,如下图:

 

    通过这两个图,我们发现极短周期相接双星大部分都在短周期蓝色包络线的左侧,说明它们金属丰度低,因此年龄大,并且只有一个目标的温度低于Rucinski (1992)给出的全对流极限因此Rucinski (1992)的全对流极限是原因之一。

通过上述的研究我们发现:子星的全对流极限很有可能是造成短周期截止现象的一个原因(只有一个目标的子星比Rucinski(1992)给出的全对流极限温度低,预测的最短周期比所有样本都小);Stepien (2006)提出的轨道角动量损失理论可以很好的解释大部分目标,但不能解释深度相接系统的存在(55个目标中,44个是浅度相接,6个深度相接,5个被认为存在第三天体 );伴星天体在它们形成过程中起着至关重要的作用,带走系统轨道角动量,提高角动量损失率,大部分目标存在第三光 

 

   该研究于2019发表在英国《皇家天文学会月刊》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society,获得了国家自然科学基金,山东省自然科学基金和山东大学(威海)青年学者未来计划的支持。

  论文链接:https://academic.oup.com/mnras/article/485/4/4588/5380784

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