[論文レビュー] Binaries discovered by the SPY project. IV. Five single-lined DA double white dwarfs

G. Nelemans, R. Napiwotzki+9 more|Radboud Repository (Radboud University)|Jun 10, 2005

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 45被引用数 52

ひとこと要約

本論文は、SPY調査で発見された5つの片線光度のDA型二重白色矮星連星系の軌道解を提示し、それらの近接・短周期軌道（0.44–3.22日）を確認するとともに、赤外線画像測光によって冷却され、ヘリウムを多く含む白色矮星の伴星が同定された。伴星のスペクトル線の欠如は、主系列星を除外し、古く冷却された白色矮星の存在を支持するものであり、Ia型超新星の前身星状況および二重白色矮星進化モデルの精緻化に寄与する。

ABSTRACT

We present results from our ongoing follow-up observations of double white dwarf binaries detected in the ESO SN Ia Progenitor SurveY (SPY). We discuss our observing strategy and data analysis and present the orbital solutions of five close double white dwarf binaries: HE0320-1917, HE1511-0448, WD0326-273, WD1013-010 and WD1210+140. Their periods range from 0.44 to 3.22 days. In none of these systems we find any spectral lines originating from the companion. This rules out main sequence companions and indicates that the companion white dwarfs are significantly older and cooler than the bright component. Infrared photometry suggests the presence of a cool, helium-rich white dwarf companion in the binary WD0326-273. We briefly discuss the consequences of our findings for our understanding of the formation and evolution of double white dwarfs.

研究の動機と目的

• SPY調査から発見された5つの近接二重白色矮星系の軌道パラメータを特定し、その性質を確認すること。
• 伴星成分からのスペクトル線が検出されない理由を調査し、これにより伴星の温度および進化状態がどのように示唆されるかを検討すること。
• 画像測光およびスペクトル測光データを用いて、伴星白色矮星の進化状態を評価すること。
• 質量比分布の制約を図り、二重白色矮星の集団合成モデルを検証すること。
• これらの系が、Ia型超新星の前身星状況およびLISA重力波源を理解する上で果たす役割を評価すること。

提案手法

• ラ・パルマおよびパラナル観測所に設置されたINT、WHT、UVES機器を用いたスペクトロスコピック追跡観測。
• カライェホ天文台に設置されたTWINおよびIDS機器を用いた高分解能光学スペクトロスコピー。
• 片線光度系の径速度曲線モデリングにより軌道解を導出すること。
• 冷却され、ヘリウムを多く含む白色矮星伴星の検出および特徴の特定のための赤外線画像測光。
• Hansen (1999)およびNelemansら (2004)の冷却モデルを応用し、白色矮星の質量および年齢を推定すること。
• 観測された周期–質量比分布と理論的集団合成モデルの統計的比較を実施し、傾きの確率的妥当性（95%信頼区間）を含めた不確実性の伝播を考慮すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SPY調査で発見された5つの片線光度の二重白色矮星系の軌道パラメータおよび質量比は何か？
• RQ2 なぜ伴星成分からのスペクトル線が検出されないのか。これは伴星の温度および進化状態にどのような意味を持つのか？
• RQ3 赤外線画像測光により、WD0326−273に冷却され、ヘリウムを多く含む白色矮星伴星が確認できるか？
• RQ4 観測された周期–質量比分布は、二重白色矮星の理論的集団合成モデルとどのように比較されるか？
• RQ5 これらの系は、共通エンvelope段階の物理的性質および二重白色矮星合体シナリオがIa型超新星の前身星として成立するかどうかを、どの程度支持または挑戦するか？

主な発見

• 0.44～3.22日間の周期を示す5つの近接二重白色矮星連星系（HE0320−1917, HE1511−0448, WD0326−273, WD1013−010, WD1210+140）が確認された。
• 伴星成分からのスペクトル線の欠如は、主系列星の存在を除外し、低質量・低光度の冷却され古くなった白色矮星であることを示唆する。
• 赤外線画像測光により、WD0326−273に冷却され、ヘリウムを多く含む白色矮星伴星の存在が裏付けられ、低質量で進化した伴星と整合的である。
• 観測された周期–質量比分布には、0.5～1.0日間の有意なギャップが認められず、以前のギャップは少数統計によるものであったことが示された。
• 見直された共通エンvelope仮定（Nelemans ら 2001）に基づく理論的モデルは、観測と全体的に良好に一致するが、周期が長い片線光度系では観測された質量比が予測値より低くなる傾向がある。
• 一定の水素大気層質量を仮定した冷却モデル（Hansen 1999; Nelemans ら 2004）は、変動する大気層質量を仮定した初期モデルよりも観測された質量分布とよく一致し、非常に低質量白色矮星の予測数を減少させる。