[論文レビュー] Binaries discovered by the SPY project. III. HE2209-1444: a massive, short period double degenerate

C. A. Karl, R. Napiwotzki+5 more|ArXiv.org|Sep 26, 2003

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 23被引用数 20

ひとこと要約

本論文では、質量が大きく、周期が短い二重白色矮星連星系 HE 2209-1444 の発見と詳細な特徴化を報告する。この連星系は、質量がそれぞれ 0.58 M☉ である同一の DA 型白色矮星から構成されており、合計質量は 1.15 ± 0.07 M☉ である。多エポック分光観測による径速度曲線から得られた結果、軌道周期は 6時間38分47秒であり、重力波放射によるエネルギー損失によって約 50億年以内に合体する予測である。これは、チャンドラセカール限界に達しないものの、Ia超新星の二重白色矮星母体モデルを検証する上で重要な対象である。

ABSTRACT

In the course of our search for double degenerate (DD) binaries as potential progenitors of type Ia supernovae with the UVES spectrograph at the ESO VLT (ESO SN Ia Progenitor surveY - SPY) we discovered HE2209-1444 to be a double-lined system consisting of two DA white dwarfs. From the analysis of the radial velocity curve we determined the period of the system to be P = 6h 38m 47s. The semi-amplitudes for both individual components are 109 km/s each. A model atmosphere analysis enabled us to derive individual temperatures for both components (8490 K and 7140 K, resp.) and masses of 0.58 Msol for each component. The total mass of the system is 1.15 +/- 0.07 Msol. The system will loose angular momentum due to gravitational wave radiation and therefore will merge within 5 Gyrs -- less than a Hubble time. HE2209-1444 is the second massive, short period double degenerate detected by SPY. Its total mass is about 20 % below the Chandrasekhar mass limit and therefore it does not qualify as a potentional SN Ia progenitor. However, together with our previous detections it supports the view that Chandrasekhar mass systems do exist.

研究の動機と目的

• 質量的で周期の短い二重白色矮星（DD）連星を特定・特徴付け、Ia超新星の母体としての可能性を評価すること。
• 多エポック分光観測による径速度曲線を用いて、HE 2209-1444 の軌道パラメータおよび個々の質量を特定すること。
• 重力波駆動による角運動量損失をモデル化し、系統の進化的運命を合体 timescale の計算によって評価すること。
• 二重白色矮星の人口合成モデル（理論的予測）と観測された HE 2209-1444 の性質を比較すること。
• 系統のパラメータが現在の共通エンvelope 演化および角運動量損失モデルと整合しているかを検証すること。

提案手法

• ESO VLT および他の観測所（カラホ、ラ・パルマ、パラナル）で取得された高分解能 UVES 分光観測データから、径速度曲線を導出。
• 全軌道位相におけるスペクトルを同時にフィッティングすることで、共通の表面重力（log g = 7.97）と個々の温度を決定。
• 観測された温度と重力値を Benvenuto & Althaus (1999) の理論的冷却曲線と比較して、星の質量を推定。
• 径速度半振幅と得られた質量値を用いて、軌道の傾き i を計算し、i = 40° を得た。
• 重力波駆動による角運動量損失をモデル化し、合体 timescale を推定。
• 系統の性質を人口合成モデル（Nelemans et al. 2001）の予測と比較し、特にモデル A2 を用いて、動的質量移動および共通エンvelope 演化と整合するかを評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 径速度曲線から導かれた HE 2209-1444 の二重白色矮星連星の軌道パラメータおよび個々の質量は何か？
• RQ2 HE 2209-1444 は十分な合計質量を持ち、Ia超新星の母体として適切な短い合体 timescale を有しているか？
• RQ3 HE 2209-1444 の観測された質量と軌道周期は、二重白色矮星の人口合成モデルからの理論的予測とどのように一致するか？
• RQ4 成分の質量比は、動的不安定質量移動を含むモデルや標準的共通エンvelope 演化モデルと整合的か？
• RQ5 質量-周期図における系統の位置は、近接二重白色矮星系の形成および進化に関する何を示唆するか？

主な発見

• HE 2209-1444 の軌道周期は 6時間38分47秒であり、両成分の径速度半振幅がそれぞれ 109 km/s と同一であるため、質量比が対称的であることが示された。
• 両白色矮星の温度はそれぞれ 8490 K および 7140 K であり、共通の表面重力 log g = 7.97 を有する。
• 各成分の質量は 0.58 M☉ であり、合計システム質量は 1.15 ± 0.07 M☉ である。
• 重力波放射によるエネルギー損失により、約 50億年以内に合体する予測であり、Hubble 時間スケール内に収まる。
• 導出された軌道の傾きは 40° であり、観測された径速度振幅と質量推定値と整合的である。
• 質量-周期図における系統の位置と質量比は、動的不安定質量移動を含む最近の人口合成モデルと整合的であり、非標準的共通エンvelope 演化シナリオを支持する。