[論文レビュー] Searching for Potential Mergers among 22 500 Eclipsing Binary Stars in the OGLE-III Galactic Bulge Fields

P. Pietrukowicz, I. Soszyński+9 more|arXiv (Cornell University)|Jun 20, 2017

Astronomical Observations and Instrumentation被引用数 10

ひとこと要約

本研究では、OGLE-IIIギャラクティック・バレー領域の22,462個の短周期食連星を分析し、将来の恒星合体を示唆する周期変化を有する系の探索を目的とした。OGLE-IからOGLE-IVにかけての複数エポックの光度測定を用い、56個の系で顕著な周期減少を特定したが、これは主に接触連星であった。しかし、合体直前のV1309 Scoで観測されたような急速な周期減少は確認されず、これは即時の合体ではなく、第三天体の摂動や spots 活動が主な原因である可能性を示唆している。

ABSTRACT

Inspired by the discovery of the red nova V1309 Sco (Nova Scorpii 2008) and the fact that its progenitor was a binary system with a rapidly decreasing orbital period, we have searched for period changes in OGLE binary stars. We have selected a sample of 22 462 short-period (P_orb < 4d) eclipsing binary stars observed toward the Galactic bulge by the OGLE-III survey in years 2001-2009. This dataset was extended with photometry from OGLE-II (1997-2000) and the first six years of OGLE-IV (2010-2015). For some stars, the data were supplemented with OGLE-I photometry (1992-1995). After close inspection of the whole sample we have found 56 systems with realistic period decrease and 52 systems with realistic period increase. We have also recognized 35 systems with cyclic period variations. The highest negative period change rate of -1.943 x10^-4 d/y has been detected in detached eclipsing binary OGLE-BLG-ECL-139622 with P_orb = 2.817 d, while all other found systems are contact binaries with orbital periods mostly shorter than 1.0 d. For 22 our systems with decreasing orbital period the absolute rate is higher than the value reported recently for eclipsing binary KIC 9832227. Interestingly, there is an excess of systems with high negative period change rate over systems with positive rate. We cannot exclude the possibility that some of the contact binaries with relatively long orbital period and high negative period change rate will merge in the future. However, our results rather point to the presence of tertiary companions in the observed systems and/or spot activity on the surface of the binary components.

研究の動機と目的

• 赤色新星V1309 Scoにインspiredして、将来的な恒星合体の兆候としての食連星の周期変化の有無を調査すること。
• 周期が減少する系が合体の直前状態にあるかどうかを、周期変化のパターンに基づいて評価すること。
• 周期変化の原因として合体、第三天体の摂動、または星spot活動（例：spots）を区別すること。
• 高い負の周期変化率を示す候補系を特定し、将来的な観測の対象とする。
• 第三天体と星spot活動が観測された周期変動を説明する役割を評価すること。

提案手法

• 1992–1995年のOGLE-I、1997–2000年のOGLE-II、2001–2009年のOGLE-IIIデータから、ギャラクティック・バレー領域で周期が4日未塔の22,462個の食連星を選定した。
• 時間的ベースラインを延長するため、OGLE-II（1997–2000）、OGLE-IV（2010–2015）、およびOGLE-I（1992–1995）の光度測定データを用いて、光曲線を拡張した。
• 光度測定精度を向上させるために、差分画像解析（DIA）を適用した。
• 光曲線に周期解をフィットさせ、単調な周期変化（正または負）および周期的変動を検出した。
• X線サーベイ（ChandraおよびXMM-Newton）と照合することで、コアスフィア的活動またはコンパクトな同伴星の証拠を探索した。
• 形態（分離型、半接触型、接触型）による分類を行い、明るさの変動と周期変化との相関を分析した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ギャラクティック・バレーに、即時の恒星合体を示唆する周期変化を示す食連星は存在するか？
• RQ2 観測された周期変化率は、V1309 Scoのような既知の合体予備軍と比較してどの程度か？
• RQ3 第三天体の軌道的摂動や星spot活動が、観測された周期変動をどの程度説明できるか？
• RQ4 KIC 9832227（将来的な合体候補として知られている）の報告値を上回る周期変化率を示すのはどの系か？
• RQ5 サンプル内で、長期的な明るさの変動と周期変化の間に相関があるか？

主な発見

• 合計108個の食連星で信頼性の高い単調な周期変化が確認された：56個が周期減少、52個が周期増加。
• 最も高い負の周期変化率は、周期2.817日で、分離型連星 OGLE-BLG-ECL-139622 で測定され、−1.943×10⁻⁴ d/y であった。
• OGLE-BLG-ECL-139622を除き、顕著な周期変化を示すすべての系は、1.0日未塔の周期の接触連星であった。
• 周期減少を示す22個の系は、すべて−2×10⁻⁶ d/y 以上の絶対値の変化率を示しており、KIC 9832227で報告された値を上回っていた。
• V1309 Scoの合体5年前に観測された−8.3×10⁻⁴ d/y に相当する周期減少率は、いかなる系からも確認されず、サンプル内に即時の合体は存在しないことが示された。
• Chandraギャラクティック・バレー・サーベイ領域に位置する32個の連星すべてにX線対応体が確認され、コアスフィア的活性成分またはコンパクトな同伴星の存在を支持するものであった。