[論文レビュー] The field high-amplitude SX Phe variable BL Cam: results from a multisite photometric campaign. II. Evidence of a binary - possibly triple - system

S. Fauvaud, J. P. Sareyan+46 more|arXiv (Cornell University)|Apr 16, 2010

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 5被引用数 10

ひとこと要約

本研究は、マルチサイトキャンペーンによるBL Camelopardalisの光度曲線を分析し、最大光度時の観測時刻と計算時刻の差（O-C）に顕著な変動を検出。これらの変動は、質量の大きな伴星（0.46–1 M☉）が約0.7 AUの距離にあり、144.2日周期の短期的変動を示す二重星または三重星系の証拠と解釈される。また、約3400日周期の長期的変動は、約4.5 AUに位置する可能性のある準星（brown dwarf）伴星の存在を示唆しており、さらに（161 ± 3）× 10⁻⁹ yr⁻¹の長期的周期増加も観測された。

ABSTRACT

Short-period high-amplitude pulsating stars of Population I ($δ$ Sct stars) and II (SX Phe variables) exist in the lower part of the classical (Cepheid) instability strip. Most of them have very simple pulsational behaviours, only one or two radial modes being excited. Nevertheless, BL Cam is a unique object among them, being an extreme metal-deficient field high-amplitude SX Phe variable with a large number of frequencies. Based on a frequency analysis, a pulsational interpretation was previously given. aims heading (mandatory) We attempt to interpret the long-term behaviour of the residuals that were not taken into account in the previous Observed-Calculated (O-C) short-term analyses. methods heading (mandatory) An investigation of the O-C times has been carried out, using a data set based on the previous published times of light maxima, largely enriched by those obtained during an intensive multisite photometric campaign of BL Cam lasting several months. results heading (mandatory) In addition to a positive (161 $\pm$ 3) x 10$^{-9}$ yr$^{-1}$ secular relative increase in the main pulsation period of BL Cam, we detected in the O-C data short- (144.2 d) and long-term ($\sim$ 3400 d) variations, both incompatible with a scenario of stellar evolution. conclusions heading (mandatory) Interpreted as a light travel-time effect, the short-term O-C variation is indicative of a massive stellar component (0.46 to 1 M$_{\sun}$) with a short period orbit (144.2 d), within a distance of 0.7 AU from the primary. More observations are needed to confirm the long-term O-C variations: if they were also to be caused by a light travel-time effect, they could be interpreted in terms of a third component, in this case probably a brown dwarf star ($\geq$ 0.03 \ M$_{\sun}$), orbiting in $\sim$ 3400 d at a distance of 4.5 AU from the primary.

研究の動機と目的

• 標準的な脈動モデルを超えた長期的残差変動を、BL CamのO-C図において調査すること。
• 観測されたO-C変動が、星の内部進化によるものではなく、二重星または複数星系の公軌道運動に起因するかどうかを特定すること。
• 光行時差効果モデルを用いて、見えない伴星の軌道パラメータを制約すること。
• 複雑な脈動モードを示す金属不足の希少なフィールドSX Phe星であるBL Camの多重性を評価すること。

提案手法

• 複数の観測地点から得られたプロフェッショナルおよびアマチュア観測者による、最大光度時刻の包括的データセットを収集した。
• 安定した脈動エフェマリスに基づく計算時刻と観測時刻を用いて、O-C図を作成した。
• O-C残差の周波数解析を実施し、短期的および長期的信号に注目して周期的変動を検出した。
• 光行時差効果モデルを適用し、周期的O-C変動を見えない伴星の公軌道運動として解釈した。
• 主星が脈動星で、二つの伴星を有する三体系を仮定し、軌道パラメータ（周期、質量関数、半振幅）を導出した。
• O-Cデータの誤差伝搬を用いて、周期性の統計的有意性をフーリエ解析により評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 BL Camの長期的O-C変動は、脈動的および進化的要因を超えて、何によって引き起こされるのか？
• RQ2 約144.2日周期の短期的O-C変動は、質量の大きな星の伴星による光行時差効果によって説明可能か？
• RQ3 約3400日周期の長期的O-C変動は、より広い軌道上に位置する第三天体（おそらく準星）と整合的か？
• RQ4 BL Cam系に存在するとされる仮説上の伴星の性質と軌道配置は何か？
• RQ5 （161 ± 3）× 10⁻⁹ yr⁻¹の長期的周期増加は、系の力学的挙動とどのように関係しているか？

主な発見

• 144.2 ± 0.02日周期の短期的O-C変動が検出され、質量の大きな伴星（0.46–1 M☉）が約0.7 AUの距離にあり、光行時差効果に起因することが確認された。
• 約3400日（3390 ± 26 d）周期の長期的O-C変動は、質量が≥ 0.03 M☉の準星伴星が約4.5 AUの距離に存在すると考えられる。
• 主脈動周期の長期的増加は（4.41 ± 0.06）× 10⁻¹⁰ d⁻¹、すなわち（161 ± 3）× 10⁻⁹ yr⁻¹で測定された。
• 内側の伴星による主星の径速度半振幅は約15 km s⁻¹と推定され、高S/N分光観測で検出可能である可能性がある。
• 系は三重星系であると強く示唆され、内側の二重星は短周期を示し、外側の成分はより長周期で、おそらく楕円軌道にあると考えられる。
• 観測されたO-C変動は星の進化モデルと整合せず、見えない伴星による重力的摂動による動的起源を強く支持する。