[論文レビュー] The Death Spiral of T Pyxidis

J. Patterson, A. Oksanen+13 more|arXiv (Cornell University)|Mar 4, 2013

Astrophysical Phenomena and Observations被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、1996年から2011年までに、アマチュア望遠鏡のグローバルネットワークを用いて、再発光星T Pyxidisにおける1.8時間の光度変動を追跡した。2011年の爆発後、軌道周期は0.0054%増加しており、白色矮星が少なくとも3×10⁻⁵ M☉を噴出したこと、つまり300年以上分の降着に相当することを示唆している。これは白色矮星が全体として質量を失っていることを意味し、Ia超新星爆発への可能性を損なうものである。

ABSTRACT

We report a long campaign to track the 1.8 hr photometric wave in the recurrent nova T Pyxidis, using the global telescope network of the Center for Backyard Astrophysics. During 1996-2011, that wave was highly stable in amplitude and waveform, resembling the orbital wave commonly seen in supersoft binaries. The period, however, was found to increase on a timescale P/P-dot=3x10^5 yr. This suggests a mass transfer rate of ~10^-7 M_sol/yr in quiescence. The orbital signal became vanishingly weak (<0.003 mag) near maximum light of the 2011 eruption. After it returned to visibility near V=11, the orbital period had increased by 0.0054(6) %. This is a measure of the mass ejected in the nova outburst. For a plausible choice of binary parameters, that mass is at least 3x10^-5 M_sol, and probably more. This represents >300 yr of accretion at the pre-outburst rate, but the time between outbursts was only 45 yr. Thus the erupting white dwarf seems to have ejected at least 6x more mass than it accreted. If this eruption is typical, the white dwarf must be eroding, rather than growing, in mass -- dashing the star's hopes of ever becoming famous via a supernova explosion. Instead, it seems likely that the binary dynamics are basically a suicide pact between the eroding white dwarf and the low-mass secondary, excited and rapidly whittled down, probably by the white dwarf's EUV radiation.

研究の動機と目的

• T Pyxidisの長期的光度変動をモニタリングし、その軌道的・降着的挙動を理解すること。
• 新星爆発の前後における軌道周期の変化を測定し、質量噴出を推定すること。
• 特にIa超新星爆発の可能性を考慮して、白色矮星が時間とともに質量を増加しているか、減少しているかを評価すること。
• 観測された質量移動および噴出ダイナミクスを踏まえた、連星系の長期的進化的運命を調査すること。

提案手法

• Center for Backyard Astrophysicsのグローバル望遠鏡ネットワークを用いて、長期にわたる光度モニタリングを実施した。
• 光曲線を解析し、連星系における軌道モードとして解釈される1.8時間の光度波を追跡した。
• 静穏期における質量移動率を推定するために、時間経過に伴う軌道周期微分を測定した。
• 2011年の爆発後の軌道周期の変化を用いて、噴出された質量を推定した。
• 妥当な連星パラメータを仮定した理論的モデリングを適用し、観測された周期変化と質量噴出を関連づけた。
• 周期微分から質量降着率を推定し、静穏期には約10⁻⁷ M☉/yrの値が得られた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 T Pyxidisにおける1.8時間の光度波の長期的安定性は何か？ これは連星系の軌道的ダイナミクスに何を示唆するか？
• RQ2 2011年の新星爆発中に噴出された質量は、軌道周期の変化からどの程度推定されるか？
• RQ3 降着と噴出のバランスを考慮すると、白色矮星は時間とともに質量を増加しているか、減少しているか？
• RQ4 観測された噴出率が降着率を上回っているか？ その場合、白色矮星の将来の進化にどのような意味があるか？
• RQ5 連星系は自己破壊的進化段階にあり、繰り返しの爆発によって白色矮星が侵食されているのだろうか？

主な発見

• 1996年から2011年までの間、1.8時間の光度波の振幅および波形は極めて安定しており、安定な軌道モードを示している。
• 静穏期における軌道周期の増加率は、約10⁻⁷ M☉/yrの質量移動率に対応している。
• 2011年の爆発の最大光度付近で、軌道信号は消失し、0.003 mag未満の検出不能状態となった。
• 爆発後、軌道周期は0.0054(6)%増加しており、少なくとも3×10⁻⁵ M☉の質量噴出が示唆されている。
• この噴出質量は、爆発前の降着率で300年以上分の降着に相当し、白色矮星が全体として質量を失っていることを示唆している。
• 45年周期の爆発再発時間を考えると、白色矮星は降着量の6倍以上も噴出したと考えられ、成長するのではなく侵食されていると結論づけられる。