[論文レビュー] The zoo of dwarf novae : illumination, evaporation and disc radius variation

J. M. Hameury, J. P. Lasota+1 more|arXiv (Cornell University)|Nov 8, 1999

Astrophysical Phenomena and Observations被引用数 14

ひとこと要約

本論文は、熱粘性円盤不安定性モデルにおける降着円盤および第二星の放射線照射、および蒸発による内側円盤の断片化が、矮新星で観測される多様な活動的挙動を再現できるかを調査する。標準的な粘性パラメータを用いたこのモデルでは、潮汐不安定性や極端な粘性変化を仮定せず、長期間の活動的状態、再発光、スーパーアウトバーストに類似した挙動を含む複雑な光度曲線を成功裏に再現した。

ABSTRACT

In the framework of the dwarf nova thermal-viscous disc instability model, we investigate the combined effects on the predicted dwarf nova lightcurves of irradiating the accretion disc and the secondary star and of evaporating the inner parts of the disc. We assume the standard values of viscosity. We confirm the suggestion by Warner (1998) that the large variety of observed outbursts' behaviour may result from the interplay of these three effects. We are able to reproduce light curves reminiscent of those of systems such as RZ LMi or EG Cnc. We can obtain long lasting outbursts, very similar to superoutbursts, without assuming the presence of a tidal instability.

研究の動機と目的

• 観測された矮新星の活動的挙動の多様性、特に長期間の活動的状態や再発光を、標準的な熱粘性円盤不安定性モデル内で説明すること。
• 円盤および第二星への放射線照射が円盤安定性および光度曲線の形状に与える影響を組み合わせて調査すること。
• 蒸発による内側円盤の断片化が円盤の安定性を高め、再発生間隔を変化させる役割を評価すること。
• 潮汐不安定性や極端な粘性パラメータの変化を仮定せずに、長期間の活動的状態およびスーパーアウトバーストに類似した挙動が出現しうるかを検討すること。
• 光度曲線フィッティングから導かれる粘性パラメータの値の従来の解釈に疑問を呈し、放射線照射と蒸発がそのような効果を模倣できることを示すこと。

提案手法

• 標準的な $α$-規定粘性を用いた熱粘性円盤不安定性モデルに基づく矮新星の光度曲線の数値的モデリング。
• 放射線照射効果の組み込み：白色矮星からの放射線によって円盤および第二星が照射され、局所的加熱および質量移動率が変化する。
• 磁気モーメント $2 \times 10^{30}$ G cm³ を仮定した磁気的断片化半径に基づく内側円盤の蒸発のモデル化。
• 時間に依存する流体力学コードを用いて円盤の進化をシミュレートし、第二星からの質量移動および白色矮星への降着を含む。
• 臨界表面密度基準を適用して、$t_{\text{rec}} = f M_{\text{crit}} / \dot{M}_{\text{tr}}$ を用いて円盤質量および再発生間隔を推定する。
• 放射線照射レベル、内側円盤半径、粘性パラメータを系統的に変化させ、パラメータ空間を探索し、観測された光度曲線を再現すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 第二星および円盤への放射線照射が、潮汐不安定性を仮定せず、U Gem や EG Cnc で観測された長期間の活動的状態や再発光を説明できるか。
• RQ2 内側円盤の蒸発（断片化）が、熱粘性モデルにおける円盤の安定性をどの程度高め、再発生間隔をどのように変化させるか。
• RQ3 放射線照射と蒸発が、RZ LMi や WZ Sge のような極端な挙動を示す系において、矮新星の活動的状態の形状および持続時間にどのように影響を与えるか。
• RQ4 放射線照射を含めれば、標準的な粘性値を用いても、通常の活動的状態と長期間の活動的状態の交互発生が再現可能か。
• RQ5 放射線照射と蒸発を考慮した場合、観測された光度曲線が、真の粘性パラメータ $\alpha$ の値にどのような制約を課すか。

主な発見

• 第二星への放射線照射は、活動的状態中に質量移動を増強させ、U Gem (1985) や EG Cnc で観測された長期間の活動的状態や再発光を説明できる。
• 蒸発による内側円盤の断片化は円盤を安定化させ、長期間の活動的状態後のバウンスを抑制し、再発生間隔を延長する。臨界内側半径を超えると円盤は完全に安定化する。
• 本モデルは、RZ LMi や EG Cnc の光度曲線に類似した曲線を再現でき、特にスーパーアウトバーストに続く密な通常の活動的状態の連続発生を再現可能であり、準拠状態での $\alpha$ を不自然に高く設定する必要がない。
• WZ Sge のような長期間の再発生間隔は、放射線照射と円盤断片化を含めれば、標準的な $\alpha$ 値で再現可能であり、$\alpha < 10^{-4}$ を仮定する必要がない。
• 再発生間隔 $t_{\text{rec}}$ は内側半径のみで自由に調整可能ではなく、数値的モデルでは $f \approx 0.1$（臨界質量の10％）であることが示され、達成可能な再発生間隔の範囲が制限される。
• 本研究は、光度曲線フィッティングから得られる粘性パラメータの決定が、従来の考えよりもはるかに複雑である可能性を示唆しており、放射線照射と蒸発が極端な $\alpha$ 値を模倣する可能性がある。