[論文レビュー] Orbital and physical parameters of eclipsing binaries from the All-Sky Automated Survey catalogue - X. Three high-contrast systems with secondaries detected with IR spectroscopy

K. G. Hełminiak, Andreï Tokovinin+14 more|arXiv (Cornell University)|Dec 11, 2018

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 111被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、アライアンス・スカイ自動望遠鏡（ASAS）の光度測定と高分解能の可視光・赤外線スペクトロスコピーを統合することで、3つの高対照比の食連星系（ASAS J052743-0359.7、J065134-2211.5、J073507-0905.7）の正確な軌道的・物理的パラメータを提示する。主な貢献は、赤外線スペクトロスコピーを用いて冷却され低質量の二次的成分の検出と径速度測定に成功し、かつて分光連星として検出されなかった系においても正確な質量・半径の決定を可能にしたことにある。

ABSTRACT

We present results of the combined photometric and spectroscopic analysis of three detached eclipsing binaries, which secondary components are not visible or very hard to identify in the optical spectra - ASAS J052743-0359.7, ASAS J065134-2211.5, and ASAS J073507-0905.7. The first one is a known visual binary ADS 4022, and we found that it is a quadruple system, composed of two spectroscopic binaries, one of which shows eclipses. None of the systems was previously recognized as a spectroscopic binary. We collected a number of high-resolution optical and IR spectra to calculate the radial velocities (RVs) and later combined them with MITSuME and ASAS photometry. The IR spectra were crucial for secure identification of the cooler components' lines. RV measurements were done with the TODCOR technique, and RV curves modelled with our own procedure V2FIT. Light curve modelling was performed with JKTEBOP and PHOEBE codes. Temperatures and metallicities of two systems were estimated from spectra. For the ADS 4022 system we also used the archival WDS data and new SOAR observations in order to derive the orbit of the visual pair for the first time. Ages were estimated by comparing our results with PARSEC isochrones. The eclipsing pair A052743 A ($P=5.27$ d) is composed of a 1.03(6) M$_\odot$, 1.03(2) R$_\odot$ primary and a 0.60(2) M$_\odot$, 0.59(2) R$_\odot$ secondary. The components of the $P=21.57$ d non-eclipsing pair B likely have masses in between the two eclipsing components, and both pairs are on a $\sim$188 yr orbit around their common centre of mass. The system A065134 ($P=8.22$ d) consists of a 0.956(12) M$_\odot$, 0.997(4) R$_\odot$ primary and a 0.674(5) M$_\odot$, 0.690(7) R$_\odot$ secondary. Finally, A073507 ($P=1.45$ d), which consists of a 1.452(34) M$_\odot$, 1.635(12) R$_\odot$ primary and a 0.808(13) M$_\odot$, 0.819(11) R$_\odot$ secondary, is likely a PMS system.

研究の動機と目的

• 光学スペクトルで検出されない、明るさが低く冷却された二次的成分を有する3つの高対照比食連星系の正確な軌道的・物理的パラメータを特定すること。
• 分光連星において低質量・遅発光型星を同定する課題を克服するため、冷却された成分の検出と径速度測定に赤外線スペクトロスコピーを用いること。
• 光曲線と径速度曲線のモデリングにより、これらの系の成分の質量・半径・温度・金属量を導出すること。
• 系の動力学的構造、特に階層的配置と循環する二重星候補の有無を調査すること。
• 特に1つの系において準主系列の特徴を示すかどうかを評価し、進化状態を特定すること。

提案手法

• 複数の望遠鏡（Subaru/IRCS、CTIO-1.5m/CHIRON、Euler/CORALIE、MPG-2.2m/FEROS、OAO-188/HIDES、TNG/HARPS-N）を用いて高分解能の可視光および赤外線スペクトルを収集した。
• TODCOR手法を適用してスペクトルデータからの径速度を測定し、明るさが低く冷却された二次的成分の検出を可能にした。
• MITSuMEとASASの光度測定データを径速度測定と統合し、光曲線および軌道解をモデリングした。
• V2FITを用いて径速度曲線のフィッティングを行い、JKTEBOPおよびPHOEBEを用いて光曲線モデリングを行い、星のパラメータを導出した。
• スペクトル解析を用いて有効温度と金属量を推定したが、特に冷却された成分の解析には赤外線スペクトルを活用した。
• ADS 4022系に関しては、アーカイブのWDSデータと新しいSOAR観測データを用いて、初めて視覚連星の視運動軌道を導出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 光学スペクトルで検出されない冷却され低質量の二次的成分を有する高対照比食連星において、赤外線スペクトロスコピーがその検出と径速度測定を信頼性高く可能にするか？
• RQ2 これらの3つの高対照比系の成分の正確な質量・半径・温度・金属量は何か？
• RQ3 系は動的に安定しているか？複数の星が互いに公転する階層的構造を示しているか？
• RQ4 ASAS J073507-0905.7系は準主系列の進化状態と整合的であるか？その根拠は何か？
• RQ5 導出されたパラメータは、特に低質量・遅発光型星の星の進化モデルとどのように一致するか？

主な発見

• ASAS J052743-0359.7 A は 5.27 日の周期を持つ分離食連星で、質量が 1.03(6) M⊙ の一次的成分と 0.60(2) M⊙ の二次的成分から構成され、それぞれ半径は約 1.03 R⊙ と 0.59 R⊙ である。
• ASAS J065134-2211.5 系は 8.22 日の周期を持ち、質量が 0.956(12) M⊙ の一次的成分と 0.674(5) M⊙ の二次的成分から構成され、半径は 0.997(4) R⊙ と 0.690(7) R⊙ である。
• ASAS J073507-0905.7 は 1.45 日の短周期の食連星で、質量が 1.452(34) M⊙ の一次的成分と 0.808(13) M⊙ の二次的成分から構成され、それぞれ半径は約 1.635 R⊙ と 0.819 R⊙ であり、準主系列系である可能性が高い。
• 3つの系すべてが完全食を示しており、高い軌道傾斜角を示している。
• ASAS J052743-0359.7 系は四重連星系である：食を示すペアA（P=5.27 d）と食を示さないペアB（P=21.57 d）は共通の 188 年周期の軌道にあり、両方のペアが分光連星である。
• 本研究は、冷却され低質量の星の径速度検出において赤外線スペクトロスコピの重要な役割を示しており、かつて分光連星として検出されなかった系においても動力学的質量と半径を導出可能であることを明らかにした。