[論文レビュー] Long period sdB + MS binaries with Mercator

J. Vos, R. H. Østensen+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 1, 2013

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 5被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、マーケート望遠鏡のHERMES装置を用いた高分解能分光観測により、6つの長周期準白色矮星（sdB）＋主系列星（MS）連星系の軌道解を提示する。主な発見は、6系統中5系統が顕著な軌道離心率を示しており、赤巨星段階での潮汐円形化の結果として円形軌道が予想されるのと対照的である。これは、sdB連星形成における潮汐および質量移動過程の理解が不完全である可能性を示唆している。

ABSTRACT

The predicted orbital period distribution of the subdwarf-B (sdB) population is bi-modal with a peak at short (< 10 days) and long (> 250 days) periods. Observationally, many short-period sdB systems are indeed known. The predicted long period peak is missing and orbits have only been determined for a few long-period systems. As these predictions are based on poorly understood binary-interaction processes, it is of prime importance to confront the predictions to well-constrained observational data. We therefore initiated a monitoring program to find and characterize long-period sdB stars with the 1.2 m Mercator telescope. Here we present the results of this program.

研究の動機と目的

• 理論的予測と観測結果の不一致に取り組むこと。具体的には、250日以上でピークを示す二峰性の軌道周期分布が予測されるが、長周期sdB連星はほとんど観測されていないこと。
• 高精度の径速度モニタリングを用いて、長周期sdB+MS連星系の軌道パラメータおよび物理的性質を同定すること。
• 赤巨星段階における潮汐円形化が現在の仮定よりも効率的でない可能性を、これらの系で観測された離心率に基づいて検証すること。
• 希少な長周期sdB連星系の明確な軌道要素および星のパラメータを提供することで、連星進化モデルの制約を強化すること。

提案手法

• 4年間のベースライン（2009–2013年）にわたり、ラ・パルマ観測所に設置された1.2mマーケット望遠鏡のHERMES分光計を用いて高分解能分光観測を実施した。
• MS成分の径速度は、4780–6530 Åのオーダー55–74で、G2型マスクを用いた相互相関により測定した。sdB線による汚染を避けるために、特定の波長域を除外した。
• sdB成分の径速度は、ヘリウムI 5875 Åの吸収ブレンドに高分解能の合成スペクトルを用いた相互相関により導出された。これは、孤立したsdB線が乏しいためである。
• 径速度データにケプラー軌道をフィットさせることで、軌道要素（周期P、近日点通過時刻T₀、離心率e、近日点引数ω、径速度振幅K、系統的径速度γ）を決定した。
• スペクトルエネルギー分布（SED）フィッティングを用いて、両成分の有効温度と表面重力加速度を、光度測定と合成モデルから導出した。
• 観測スペクトルにガウスノイズを追加し、再び相互相関処理を繰り返すことで、径速度測定の不確実性を推定するため、モンテカルロシミュレーションを適用した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 理論的予測では、sdB星の軌道周期分布に250日以上のピークが予想されるが、その長周期ピークが観測されないのはなぜか？
• RQ2 sdBの前身星が赤巨星ブランチ段階にある間に、潮汐力がどれほど効果的に軌道を円形化するのか？
• RQ3 長周期sdB+MS連星系で観測された離心率は、現在の連星進化モデルで説明可能か？
• RQ4 これらの長周期系におけるsdBおよびMS成分の物理的パラメータ（Teff、log g、質量）は何か？
• RQ5 1系統の系に、低温で進化した伴星（例：K型巨星）が存在することは、標準的な連星進化シナリオと整合的か？

主な発見

• 6系統のsdB+MS連星系の軌道周期は750日から1300日以上にわたり、長周期連星系としての分類が確認された。
• 6系統中5系統が顕著な軌道離心率（e > 0.1）を示しており、最高でe = 0.37（BD −7° 5977）を記録した。これは、赤巨星段階での潮汐円形化の結果として予想される円形軌道とは矛盾する。
• sdB成分の質量は、0.47 ± 0.05 M☉という標準的値と整合的であり、核ヘリウム点火後の進化モデルを支持する。
• sdB星の有効温度は22,500 Kから36,900 Kにわたり、表面重力加速度log gは5.02から5.85 dexの間であった。これは、高温で高密度な星であることを示している。
• MS伴星の有効温度は4720 Kから6180 K、表面重力加速度log gは2.86から4.36 dexの間であり、主系列星またはわずかに進化した星であると示唆された。
• BD −7° 5977のSEDフィッティングにより、K2III型の伴星（Teff = 4720 ± 250 K、log g = 2.86 ± 0.35 dex）が特定された。これは主系列星よりも明るく、進化した星である可能性が高く、赤方偏移E(B−V) = 0.034 ± 0.034 magの高い値を示した。