[論文レビュー] A deep survey for symbiotic stars in the Magellanic Clouds - 1. Methodology and first discoveries in the SMC

Krystian Iłkiewicz, J. Mikołajewska+4 more|arXiv (Cornell University)|Nov 16, 2018

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 1被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、小マゼラン雲（SMC）における連星星（SySt）を検出するために、HαおよびHe ii 4686フィルターを用いた深紫外帯域の新規ディープサーベイを実施した。SyStに共通する発光線を標的とすることで、高い効率性を達成した。この手法により、3つの新しいSyStが同定され、そのうち1つは軌道近日点通過時に質量移動が強化されている可能性を示唆する奇妙な変光を示した。

ABSTRACT

We have initiated a survey aimed at locating a nearly complete sample of classical symbiotic stars (SySt) in the Magellanic Clouds. Such a sample is nearly impossible to obtain in the Milky Way, and is essential to constrain the formation, evolution and demise of these strongly interacting, evolved binary stars. We have imaged both Clouds in Halpha and He II 4686 narrow-band filters deeply enough to detect all known symbiotic stars. While He II 4686 is not present in all SySt, our method should yield a high success rate because the mimics of SySt are not as likely as true symbiotics to show this emission line. We demonstrate the viability of our method through the discovery and characterization of three new SySt in the Small Magellanic Cloud: 2MASS J00411657-7233253, 2MASS J01104404-7208464 and 2MASS J01113745-7159023. Enigmatic variability was observed in 2MASS J01113745-7159023, where changes in the amplitude of its quasi-periodic variability may suggest an enhanced mass transfer rate during a periastron passage on an elliptical orbit. 2MASS J01104404-7208464 is an ellipsoidal variable with an orbital period of 403d.

研究の動機と目的

• ミルキーウェイ銀河における不完全で距離が不確実なSyStサンプルの限界を克服し、マゼランスが銀河にほぼ完全なサンプルを得ることを目的とする。
• 過去のサーベイでしばしば非SyStの模倣物にスペクトロスコピック時間を使い果たす低効率の問題に対処することを目的とする。
• HαおよびHe ii 4686の狭帯域画像法を組み合わせることで、真の連星星を効率的に分離する手法を開発・検証することを目的とする。
• 高い光度測定およびスペクトロスコピックの正確性を保ちながら、SMCに存在する新しいSyStを同定・特徴付けること。
• 外部銀河におけるSyStの検出に耐えうる強固でスケーラブルな手法を提供し、二重星進化モデルの検証を可能とすること。

提案手法

• Swope 1.0m望遠鏡を用いて、HαおよびHe ii 4686の狭帯域フィルターに加え、広帯域のRおよびBバンドを用いてSMCの深紫外画像を撮影した。
• 狭帯域では450秒露光を、広帯域では45秒露光を積算し、限界等級約18.5等まで到達した。
• Astrometry.netを用いた位置決め補正と、SWarpを用いた画像合成により、源検出の精度を向上させた。
• PSFExおよびSExtractorを用いてPSF(点像関数) photometryを実施し、正確な等級を抽出した。
• 色基準（He ii − B < −0.1 mag および Hα − R < −1.0 mag）に基づきSySt候補を選別した。これはそれぞれ10 Åおよび100 Åの発光線等価幅に対応する。
• スペクトロスコピック追跡観測により候補を確認し、SyStの特徴的であるRaman散乱O vi 6825 Å線を検出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HαおよびHe ii 4686の組み合わせによる狭帯域画像サーベイは、外部銀河における連星星を高い効率で分離できるか？
• RQ2 SMCで新たに発見されたSyStの物理的パラメータは、ミルキーウェイ銀河や他の銀河のそれらとどのように比較できるか？
• RQ3 新規SyStの光曲線は、軌道的力学、質量移動、および変光機構をどのように明らかにするか？
• RQ4 SyStの変光パターン（例：準周期的変化）は、軌道近日点通過や強化された降着と関連づけられるか？
• RQ5 Hαのみのサーベイと比較して、He ii 4686発光の存在はSySt検出の成功率をどの程度向上させるか？

主な発見

• SMCに3つの新しい連星星が発見された：2MASS J00411657-7233253、2MASS J01104404-7208464、および2MASS J01113745-7159023。
• 2MASS J01104404-7208464は楕円形変光星であり、確認された軌道周期は403日で、Vバンドで0.2等の明るさの上昇を示した。これは軌道モodulationに起因するとされた。
• 2MASS J01113745-7159023は、変動する振幅を示す奇妙な準周期的変光を示しており、近日点通過時に質量移動が強化されている可能性を示唆している。
• すべての3系統のシステムで、Raman散乱O vi 6825 Å線が検出され、連星星としての分類が確認された。
• 白色矮星の光度は、それぞれ750 L⊙（J00411657-7233253）、230–250 L⊙（J01104404-7208464）、410–440 L⊙（J01113745-7159023）と推定され、既知のSyStと整合的であった。
• 赤巨星の温度は、それぞれ3570 K、3970 K、3770 Kであり、2MASS光度測定と全波長補正を用いて、半径は165 R⊙、98 R⊙、93 R⊙とそれぞれ導出された。