[論文レビュー] Nova-Like Cataclysmic Variable TT Ari: QPO Behaviour Coming Back From Positive Superhumps

Y. Kim, И. Л. Андронов+2 more|ArXiv.org|Oct 8, 2008

Astrophysical Phenomena and Observations被引用数 5

ひとこと要約

本研究は、8年間の『正のスーパークモ』状態に続く、ノーバ様の連星であるTT Ariが『負のスーパークモ』状態に回復した際の、226時間にわたる光度観測データを分析した。ピリオドグラム、ウェーブレット、スケールグラム解析を用いて、平均周期21.6分、半振幅36mmagの準周期的振動（QPO）を同定し、明るさと降着率の変化に関連する複雑な5段階の変動進化を明らかにした。

ABSTRACT

We study the variability of the nova-like cataclysmic variable TT Ari, on time-scales of between minutes and months. The observations in the filter R were obtained at the 40-cm telescope of the Chungbuk National University (Korea). TT Ari was in the "negative superhump" state after its return from the "positive superhump" state, which lasted 8 years. The ephemeris for 12 best pronounced minima is $T_{min}=BJD 2453747.0700(47)+0.132322(53)E.$ where numbers in digits are errors in units of the last digit. The phases of minima may reach 0.2, indicating non-eclipse nature of these minima. The quasi-periodic oscillations (QPO) are present with a mean "period" of 21.6 min and mean semi-amplitude of 36 mmag. This value is consistent with the range 15-25 minutes reported for previous "negative superhump" states and does not support the hypothesis of secular decrease of the QPO period. Either the period, or the semi-amplitude show significant night-to-night variations. According to the position at the two-parameter diagrams, the interval of observations was splitted into 5 parts, showing different characteristics which are discussed in this paper. The system is an excellent laboratory to study processes resulting in variations at time-scales from seconds to decades and needs further monitoring at various states of activity.

研究の動機と目的

• TT Ariが正のスーパークモ状態から回復した際の、数分から数か月の時間スケールにおける変動を調査すること。
• システムの光曲線に現れる準周期的振動（QPO）の性質と進化を特定すること。
• 異なる観測フェーズにおけるQPOの特徴、平均明るさ、および降着率との関係を分析すること。
• TT Ariの活動周期における明確な光度状態の同定と特徴付け、特に新たに観測された『増光後QPO状態』を含むこと。
• QPO周期の長期的減少に関する仮説を検証し、降着率がスーパークモ状態遷移に果たす役割を評価すること。

提案手法

• 40cm望遠鏡を用いて韓国忠北国立大学で51回の観測（合計226時間）を実施し、Rフィルタで光度観測を行った。
• 時系列解析にはピリオドグラム、ウェーブレット、スケールグラム法を用い、周期的および準周期的信号を検出・特徴付けた。
• QPOの時間依存的周期推定にはウェーブレット変換（WWZ）を用い、特に-2.4 ≤ lg P ≤ -1.7の範囲に注目した。
• ピリオドグラム解析の前に、3.2時間周期の循環的トレンドを除去するためにランニングサイン法を適用した。
• 12個の明確に定義されたスーパークモ最小時刻を用いて最小二乗法によるエフェマリスを導出した。
• 二変数図（例：m_QPO vs. m_bar）を用いて、観測区間を5つの明確な光度状態に分類した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 TT Ariが負のスーパークモ状態に回復した際のQPOの特徴は何か。また、時間経過とともにどのように変化するか。
• RQ2 QPO周期、振幅、および源の明るさは、システムの平均等級と進化状態とどのように相関するか。
• RQ3 観測された5段階の光度変動進化の原因は何か。また、『増光後QPO状態』を特徴づける物理的過程は何か。
• RQ4 以前に提起されたQPO周期の長期的減少の証拠はあるか。
• RQ5 降着率は、TT Ariにおける正のスーパークモ状態と負のスーパークモ状態との間の遷移にどのように寄与しているか。

主な発見

• 観測中、TT Ariは『負のスーパークモ』状態にあった。スーパークモ最小時刻のエフェマリスは、BJD2453747.0700(47) + 0.132322(53)E であり、過去の負のスーパークモ状態と整合的であった。
• QPOは平均周期21.6分、平均半振幅36mmagを示し、周期と振幅の両方が夜ごとに顕著な変動を示した。
• システムの光度的挙動は5つの明確な段階に分類された：『増光前』、『増光への上昇』、『増光の頂点』、『増光後QPO』、および『ゆっくり明るくなる』段階で、後者では統計的に有意な相関が観測された。
• 『ゆっくり明るくなる』段階（段階5）でのみ、平均明るさとQPO周期、振幅、および源の明るさとの間に有意な正の相関が確認された。
• 負のスーパークモ状態における平均明るさは10.27〜11.18等級であり、これに続く正のスーパークモ状態（R ~ 11.3等級）よりも高い降着率を示した。
• 『増光後QPO』状態は、10日間の増光から少なくとも30日間持続し、増光前およびゆっくり明るくなる段階と比較して、QPO振幅が顕著に大きかった。