[論文レビュー] Post-common-envelope binaries from SDSS. IX: Constraining the common-envelope efficiency

M. Zorotovic, M. R. Schreiber+2 more|Warwick Research Archive Portal (University of Warwick)|Jun 8, 2010

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 90被引用数 128

ひとこと要約

本研究では、スローンデジタルスカイサーベイ（SDSS）から得た24個の後共通包層連星（PCEBs）のサンプルを用いて、共通包層（CE）効率αの制約を試みた。包層内部エネルギーを含むエネルギー方程式を用いた進化歴の再構築と星のモデルへの適合により、すべての系に対して同時に解が得られるのはα ≈ 0.2–0.3のときであり、これはエネルギー方程式が角運動量に基づく代替案よりも優れていることを支持する。

ABSTRACT

Reconstructing the evolution of post-common-envelope binaries (PCEBs) can constrain current prescriptions of common-envelope (CE) evolution. Analyzing a new sample of PCEBs we derive constraints on one of the most important parameters in the field of close compact binary formation, i.e. the CE efficiency alpha. After reconstructing the post-CE evolution and based on fits to stellar evolution calculations as well as a parametrized energy equation for CE evolution that incorporates realistic approximations of the binding energy parameter lambda, we determine the possible evolutionary histories of the observed PCEBs. We also reconstruct CE evolution replacing the classical energy equation with a scaled angular momentum equation and compare the results obtained with both algorithms. We find that all PCEBs in our sample can be reconstructed with the energy equation if the internal energy of the envelope is included. Although most individual systems have solutions for a broad range of values for alpha, only for alpha=0.2-0.3 do we find simultaneous solutions for all PCEBs in our sample. If we adjust alpha to this range of values, the values of the angular momentum parameter gamma cluster in a small range of values. In contrast if we fix gamma to a small range of values that allows us to reconstruct all our systems, the possible ranges of values for alpha remains broad for individual systems. The classical parametrized energy equation seems to be an appropriate prescription of CE evolution and turns out to constrain the outcome of the CE evolution much more than the alternative angular momentum equation. If there is a universal value of the CE efficiency, it should be in the range of alpha=0.2-0.3. We do not find any indications for a dependence of alpha on the mass of the secondary star or the final orbital period.

研究の動機と目的

• スローン・デジタル・スカイ・サーベイ（SDSS）から得た大規模で均一な後共通包層連星（PCEBs）のサンプルを用いて、共通包層効率αの制約を行う。
• CE進化をモデル化するための古典的エネルギー方程式と角運動量方程式の妥当性を検証する。
• αが普遍的であるか、あるいは第二星の質量や公軌道周期に依存するかを特定する。
• 現実的な束縛エネルギー係数λと包層内部エネルギーを組み込むことで、CE進化の制約を改善する。
• 統一されたフレームワークを用いて、全PCEBサンプルにおける進化解の整合性を評価する。

提案手法

• 24個のPCEBsの後CE進化を、詳細な星の進化モデルと観測パラメータへの適合を用いて再構築した。
• 包層内部エネルギーと現実的なλパラメータを含むパラメータ化されたエネルギー方程式を適用した。
• 調整可能なαとλを用いた古典的エネルギー方程式を用い、可能な前身星質量と進化歴を導出した。
• エネルギー方程式をγパラメータを用いたスケーリングされた角運動量方程式に置き換え、代替の手続きを比較した。
• 全系にわたる解を評価し、観測された全PCEBsを同時に再現できるαおよびγの値を見つけるために分析した。
• γを狭い範囲に固定して、αが個々の系に対して広範な範囲になるか、あるいは制約が厳しいかをテストした。逆に、αを固定してγの範囲を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 古典的エネルギー方程式は、SDSSサンプルの24個すべてのPCEBsの観測特性を同時に再現できるか？
• RQ2 全PCEBsにわたる一貫性のある進化解を得られるCE効率αの範囲は何か？
• RQ3 角運動量方程式は、観測されたPCEBサンプルに対してエネルギー方程式よりも整合性が良いか？
• RQ4 αは普遍的であるか、それとも第二星の質量や最終的な公軌道周期に依存するか？
• RQ5 束縛エネルギー係数λの現実的な近似は、αおよびγの制約にどのように影響するか？

主な発見

• 包層内部エネルギーを含めると、サンプル内の全PCEBsがエネルギー方程式を用いて一貫して再構築可能である。
• 全24個のPCEBsに対して同時に解が得られるのはα = 0.2–0.3のときのみであり、これはCE効率に狭い普遍的範囲があることを示唆している。
• αを0.2–0.3に固定した場合、角運動量パラメータγは狭い範囲に集中し、エネルギー方程式の整合性を支持する。
• γを狭い範囲に固定した場合、個々の系に対してαは広範で制約のない範囲となり、エネルギー方程式がより制約が厳しいことを示している。
• 全サンプルにわたるCE進化の結果を制約する観点で、エネルギー方程式は角運動量方程式を上回っている。
• αが第二星の質量や最終公軌道周期に依存する証拠は得られず、α ≈ 0.2–0.3が普遍的であることを支持する。