[論文レビュー] Binaries discovered by the SPY project I. HE 1047-0436: a subdwarf B + white dwarf system

R. Napiwotzki, H. Edelmann+5 more|ArXiv.org|Sep 4, 2001

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 15被引用数 36

ひとこと要約

本研究では、1.213253日間の公軌道周期と94 km s⁻¹の径速度半振幅を有する、亜低温度B星と質量の大きな白色矮星を伴う分光連星としてHE 1047−0436を同定した。この系の全質量は1.2 M☉を超えており、チャンドラセカール限界に近づいており、重力波による角運動量損失によって生じる合体時​​間隔がハッブル時間より長いにもかかわらず、二重白色矮星シナリオによるIa超新星の前身星として強い候補である。

ABSTRACT

In the course of our search for double degenerate binaries as potential progenitors of type Ia supernovae with the UVES spectrograph at the ESO VLT (ESO SN Ia Progenitor surveY - SPY) we discovered that the sdB star HE 1047-0436 is radial velocity variable. The orbital period of 1.213253d, a semi-amplitude of 94km/s, and a minimum mass of the invisible companion of 0.44Msol are derived from the analysis of the radial velocity curve. We use an upper limit on the projected rotational velocity of the sdB star to constrain the system inclination and the companion mass to M>0.71Msol, bringing the total mass of the system closer to the Chandrasekhar limit. However, the system will merge due to loss of angular momentum via gravitational wave radiation only after several Hubble times. Atmospheric parameters and metal abundances are also derived. The resulting values are typical for sdB stars.

研究の動機と目的

• 亜低温度B星と白色矮星を伴う連星系を特定・特徴づけ、Ia超新星の前身星としての可能性を検討すること。
• 高分解能分光法を用いて、このような系の公軌道パラメータと質量関数を決定すること。
• 重力波放射によるエネルギー損失によって、これらの系がハッブル時間以内に合体する可能性を評価すること。
• 分光的測定により、sdB星の大気パラメータと金属量を導出し、分類と進化状態の確認を行うこと。
• 高分解能分光法から得られる投影回転速度の上限を用いて、系の軌道傾きと同伴星質量の制約を求めること。

提案手法

• 2001年3月7日から18日までの間、VLTのUVES分光計を用いて、分解能R ≈ 19,000の14枚の高分解能Echelle分光データを取得した。
• 補足的に、カライョ・アホ・観測所のTWIN分光計を用いて、低分解能（1 Å）の長幅スリット分光データを取得し、結果の妥当性を検証した。
• 観測分光データと合成LTEモデル大気を用いた相互相関を用いて径速度測定を実施し、UVESデータの精度を±3 km s⁻¹まで高めた。
• 径速度データに周期解析を適用し、公軌道周期をP = 1.213253日と特定した。
• 径速度曲線から導かれた質量関数を用いて、同伴星の最小質量を0.44 M☉と算出した。
• 高解像度の高品質スリット分光データを統合した結果、投影回転速度(v sin i)に3σ上限として4.7 km s⁻¹の制限を設定し、系の軌道傾きを制限し、白色矮星質量の下限を0.71 M☉と導いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HE 1047−0436は、質量の大きな見えない同伴星を有する分光連星であるか？
• RQ2 この系におけるsdB星の公軌道周期と径速度半振幅は何か？
• RQ3 見えない同伴星の最小質量は何か？ その性質（例：炭素酸化物コア白色矮星）はどのようなものか？
• RQ4 投影回転速度の上限を用いて、系の軌道傾きと同伴星の真の質量を制約できるか？
• RQ5 全系質量がチャンドラセカール限界に近づいており、Ia超新星の前身星としての可能性を示唆するか？

主な発見

• HE 1047−0436の公軌道周期は1.213253日、径速度半振幅は94 km s⁻¹である。
• 見えない同伴星の最小質量は0.44 M☉であり、炭素酸化物コア白色矮星と整合的である。
• sdB星の投影回転速度に3σ上限として4.7 km s⁻¹の制限が得られ、系の軌道傾きが48°未満であると示唆された。
• スピン-公軌道同期化を仮定した場合、白色矮星質量は少なくとも0.71 M☉であると制約され、全系質量が1.2 M☉以上となる。
• sdB星の大気パラメータと金属量は、このクラスの星に一般的な値であり、効果的温度と表面重力はヘリウムコアの進化段階にある白色矮星の前身星と一致している。
• 20分間の観測で2 mmagレベルの光度変動は検出されず、観測時間スケールでは顕著な脈動が存在しないことが否定された。