[論文レビュー] Phase-resolved high-resolution spectrophotometry of the eclipsing polar HU Aquarii

A. Schwope, K. H. Mantel+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 15, 1997

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、食を示す極性連星HU Aquariiの位相分解能の高い高分解能分光測光法を用い、ドップラートモグラフィーを用いて降着流の成分をマッピングした。その結果、第2星、水平流、磁気的におさまりながら垂直に流れ込む降着流から明確な発光が観測された。本研究は、極性星において初のほぼ完全な降着流マップを提示し、ドップラートモグラフィーをAM Herculis星における質量決定法として新規に提案するが、独立した測定によるキャリブレーションが要請される。

ABSTRACT

We present phase-resolved spectroscopy of the bright, eclipsing polar HU Aqr obtained with high time (~30sec) and spectral (1.6 A) resolution when the system was in a high accretion state. The trailed spectrograms reveal clearly the presence of three different line components with different width and radial velocity variation. By means of Doppler tomography their origin could be located unequivocally (a) on the secondary star, (b) the ballistic part of the accretion stream (horizontal stream), and (c) the magnetically funnelled part of the stream (vertical stream). For the first time we were able to derive a (near-)complete map of the stream in a polar. We propose to use Doppler tomography of AM Herculis stars as a new tool for the mass determination of these binaries. This method, however, still needs to be calibrated by an independent method. The asymmetric light curve of the narrow emission line originating on the mass-donating companion star reveals evidence for significant shielding of 60% of the leading hemisphere by the gas between the two stars.

研究の動機と目的

• 高降着状態にある食を示す極性連星HU Aquariiにおける複雑な発光ライン構造を解明すること。
• ドップラートモグラフィーを用いて降着流および供給星からの明確な発光成分を特定・空間的位置を特定すること。
• 極性連星系において、降着流の完全な構造を初めてマッピングすること。
• ドップラートモグラフィーがAM Herculis星における質量決定のツールとして有効であるかを評価すること。
• 間隔にある星間ガスの遮蔽が、供給星からの観測発光に及ぼす影響を評価すること。

提案手法

• HU Aquariiの活発な高降着状態中に、高時間分解能（30秒）および高スペクトル分解能（1.6 Å）の分光測光法を実施した。
• 軌道位相に応じた径速度の変化を可視化するため、後続の分光図を構築した。
• 観測されたラインプロファイルを、異なる径速度および幅特性を持つ成分に分解するため、ドップラートモグラフィーを適用した。
• この手法により、明確に3つの領域に対応する発光成分を割り当てることができた：第2星、力学的（水平）流、磁気的におさまりながら垂直に流れる流。
• トモグラフィーのマップを用いて、降着流の全空間的分布を再構築した。
• この手法が二重星の質量比を推定する可能性を検証したが、独立した手法によるキャリブレーションが依然として必要である。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 食を示す極性連星HU Aquariiにおける降着流の空間的および運動的構造はどのようなものか？
• RQ2 供給星、水平流、垂直流からの発光成分は、径速度および幅でどのように異なるか？
• RQ3 供給星の前方半球からの発光は、星間ガスの影響をどれほど受けるか？
• RQ4 ドップラートモグラフィーは、AM Herculis星における質量関数または質量比を信頼性を持って決定できるか？
• RQ5 極性連星系における降着流の完全な形状はどのようなものか？

主な発見

• ドップラートモグラフィーは、3つの明確な発光成分を成功裏に解離した：第2星、力学的（水平）流、磁気的におさまりながら垂直に流れる流。
• 極性連星系において、降着流の完全なマップが初めて再構築され、流れの全空間的範囲が明らかになった。
• 供給星からの狭い発光ラインは非対称な光曲線を示し、その前方半球のおよそ60％が星間のガスに遮蔽されていることが示唆された。
• 3つの成分の径速度変化は、磁気降着を伴う近接連星系における期待される力学的挙動と整合的であった。
• 本研究は、ドップラートモグラフィーが極性星における降着流のマッピングに有効であることを確認し、AM Herculis星における質量決定の新たな道筋を提供した。
• 質量測定におけるこの手法の信頼性は、将来的な独立した質量決定手法によるキャリブレーションが要請される。