[論文レビュー] Radial velocity monitoring of long period hot subdwarf + main sequence binaries with HERMES@Mercator

R. H. Østensen, H. Van Winckel|arXiv (Cornell University)|Dec 5, 2011

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

ひとこと要約

本研究では、メルカトル望遠鏡のHERMES分光計を用いて、長周期の高温亜水平星＋主系列星連星の初回の径速度モニタリングを実施し、軌道周期が491〜1200日であることを明らかにした。結果から、これらの系は、集団合成モデルが予測するよりも著しく長い周期を持つことが判明し、連星進化における安定的質量移動の現在の理解に疑問を呈するものである。

ABSTRACT

Population synthesis models predict that the majority of sdBs form through stable mass transfer leading to long period binaries. To date, about a hundred close short-period binaries with an sdB component have been found, but not a single long-period system has been established. We show preliminary results from our recent effort in determining orbits for a sample of long-period sdB systems using the HERMES spectrograph on the Mercator telescope.

研究の動機と目的

• 集団合成モデルで予測されているが、観測的に不明瞭な長周期高温亜水平星＋主系列星連星を検出・特徴づけること。
• 最初の巨星分枝での安定的質量移動が、安定的ロッシュ・ローブ流出（pRLOF）を経て長周期系を形成するという仮説を検証すること。
• 高精度分光法を用いて、これらの系の軌道パラメータ（周期、径速度振幅、システム速度）を測定すること。
• 観測された軌道周期とモデル予測との乖離、特に予測ピーク（約100日）付近に系が存在しないことの原因を評価すること。
• 長周期sdB+MS系に関する実測デ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

• スペクトル分解能R = 85,000、波長域3770–9000 Åを有する1.0 mメルカトル望遠鏡に搭載されたHERMES分光計を用いて、高分解能分光観測を実施した。
• フレックスキャリブレーションと連続スペクトル補正のため、Feige 66を基準として、テンプレート星との相互相関を用いて主系列星の径速度を測定した。
• 非線形最小二乗法による正弦フィッティングを用いて、径速度データに適合する軌道解を導出し、周期、速度振幅、システム速度の3パラメータを含む。
• 合成スペクトルに回転粗さ関数を畳み込むことで、主系列星の回転粗さを推定し、一致するまで繰り返した。
• 複数の観測シーズンにわたり時系列観測を実施し、主要な対象では500日以上のベースラインを確保した。
• 機器のドリフト補正と長期安定性の確保を目的として、スペクトルを処理し、速度精度を0.1 km/s未満に保った。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 長周期高温亜水平星＋主系列星連星は存在するのか。その場合、軌道パラメータは何か？
• RQ2 観測された軌道周期は、pRLOFモデルが予測する約100日付近のピークと比べてどう異なるか？
• RQ3 長周期sdB+MS系における観測された周期分布と予測された分布との乖離の原因は何か？
• RQ4 星の脈動による径速度変動と回転粗さによる変動を、軌道運動によるものと区別できるか？
• RQ5 測定された速度振幅とシステム速度は、これらの系の質量比と軌道傾きをどの程度まで制約できるか？

主な発見

• 8つの長周期高温亜水平星＋主系列星連星が特定され、軌道周期は491〜1200日で、最も長い周期はBD–7 ∘ 5977で1194日であった。
• 検出された最短周期はBD–11 ∘ 162で491 ± 3日、径速度振幅は7.9 ± 3 km/sであった。
• 主系列星の径速度振幅は2.0〜8.0 km/sの範囲にあり、広い軌道における低質量連星を示している。
• BD+29 ∘ 3070では、予想外に大きな相互相関誤差が観測されたが、これは測定ノイズではなく、回転線幅拡大によるものとされた。
• Feige 80の光曲線における残差は、機器的要因やフィッティング誤差ではなく、星の脈動による実際の速度変動を示唆している。
• 観測された周期分布は、予測ピーク（約100日）よりも著しく長周期に偏っており、現在のpRLOFモデルが質量移動効率や共通エンvelopeの放出パrameterなどの主要パrameterの再評価を要することが示唆された。