[논문 리뷰] A deep survey for symbiotic stars in the Magellanic Clouds - 1. Methodology and first discoveries in the SMC

Krystian Iłkiewicz, J. Mikołajewska외 4명|arXiv (Cornell University)|2018. 11. 16.

Astronomy and Astrophysical Research참고 문헌 1인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 소마그라니안은하(SMC) 내 병행은하(이하 SySt)를 탐지하기 위해 Hα 및 He ii 4686 필터를 사용한 새로운 딥 넓밴드 조사 방법을 제시한다. SySt에서 흔히 관측되는 발광선을 대상으로 하여 높은 효율을 달성하였다. 이 방법은 새로운 SySt 세 개를 성공적으로 식별하였으며, 이 중 하나는 궤도 근점 통과 시 질량 이행이 증가할 가능성이 있는 의문스러운 변동성을 보였다.

ABSTRACT

We have initiated a survey aimed at locating a nearly complete sample of classical symbiotic stars (SySt) in the Magellanic Clouds. Such a sample is nearly impossible to obtain in the Milky Way, and is essential to constrain the formation, evolution and demise of these strongly interacting, evolved binary stars. We have imaged both Clouds in Halpha and He II 4686 narrow-band filters deeply enough to detect all known symbiotic stars. While He II 4686 is not present in all SySt, our method should yield a high success rate because the mimics of SySt are not as likely as true symbiotics to show this emission line. We demonstrate the viability of our method through the discovery and characterization of three new SySt in the Small Magellanic Cloud: 2MASS J00411657-7233253, 2MASS J01104404-7208464 and 2MASS J01113745-7159023. Enigmatic variability was observed in 2MASS J01113745-7159023, where changes in the amplitude of its quasi-periodic variability may suggest an enhanced mass transfer rate during a periastron passage on an elliptical orbit. 2MASS J01104404-7208464 is an ellipsoidal variable with an orbital period of 403d.

연구 동기 및 목표

• 은하수의 SySt 샘플이 완전하지 않거나 거리 불확실성으로 인해 제한되는 문제를 해결하기 위해, 마젤란은하에서 거의 완전한 샘플 확보를 목표로 한다.
• 이전 조사에서 낮은 성공률로 인해 스펙트로스코픽 시간을 비SySt 유사체에 낭비하는 문제를 해결하고자 한다.
• Hα 및 He ii 4686 좁대역 영상 촬영을 융합하여 진정한 병행은하를 효율적으로 분리할 수 있는 방법을 개발하고 검증하고자 한다.
• 고정도의 광도 및 스펙트럼 정밀도로 SMC 내 새로운 SySt를 식별하고 특성화하고자 한다.
• 이진 진화 모델을 테스트하기 위해 외부 은하에서 SySt를 탐지할 수 있는 강력하고 확장 가능한 방법을 제공하고자 한다.

제안 방법

• Swope 1.0m 망원경를 사용하여 SMC에 대한 깊은 영상 촬영을 수행하였으며, Hα 및 He ii 4686 좁대역 필터와 함께 넓은 R 및 B 대역도 사용하였다.
• 좌표대역에서 450초 노출, 넓은 대역에서 45초 노출를 통합하여 약 18.5 등급의 한계 등급에 도달하였다.
• Astrometry.net를 통해 천체좌표 보정을 수행하고, SWarp를 사용하여 이미지 통합을 통해 소스 탐지 성능을 향상시켰다.
• PSFEx 및 SExtractor를 사용하여 점함수(Peak Spread Function, PSF) 광도 측정을 수행하여 정확한 등급을 추출하였다.
• 색상 기준에 따라 SySt 후보를 선별하였으며, He ii − B < −0.1 mag 및 Hα − R < −1.0 mag 조건을 적용하였으며, 이는 각각 10 Å 및 100 Å의 발광선 등가폭에 해당한다.
• 스펙트럼 후속 관측을 통해 후보를 확인하고, SySt의 상징적 특징인 라만 산란 O vi 6825 Å 선을 탐지하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Hα 및 He ii 4686 좁대역 영상 조사가 외부 은하에서 병행은하를 고효율로 효과적으로 분리할 수 있는가?
• RQ2 SMC에서 새로 발견된 SySt의 물리적 매개변수는 은하수 및 다른 은하의 SySt와 비교해 어떻게 다를까?
• RQ3 새로운 SySt의 광 light curves는 궤도 역학, 질량 이행 및 변동성 메커니즘에 대해 어떤 정보를 제공하는가?
• RQ4 병행은하의 변동 패tern, 예를 들어 준주기적 변화는 궤도 근점 통과 또는 증가된 수용과 관련이 있는가?
• RQ5 Hα 단독 조사에 비해 He ii 4686 발광선 존재가 SySt 탐지 성공률에 얼마나 기여하는가?

주요 결과

• SMC 내 세 개의 새로운 병행은하가 발견되었다: 2MASS J00411657-7233253, 2MASS J01104404-7208464, 2MASS J01113745-7159023.
• 2MASS J01104404-7208464는 확정된 궤도 주기가 403일인 타원형 변수이며, V 대역에서 0.2 mag의 밝아름을 보였으며, 이는 궤도 조절과 관련된 것으로 확인되었다.
• 2MASS J01113745-7159023은 변화하는 진폭을 보이는 의문스러운 준주기적 변동성을 보이며, 근점 통과 시 질량 이행이 증가했을 가능성이 제기된다.
• 모든 세 시스템에서 라만 산란 O vi 6825 Å 발광선이 관측되어 병행은하로의 분류가 확인되었다.
• 백색왜성의 밝기는 각각 750 L⊙ (J00411657-7233253), 230–250 L⊙ (J01104404-7208464), 410–440 L⊙ (J01113745-7159023)로 추정되었으며, 기존 SySt와 일치하는 결과를 보였다.
• 적색거성의 온도는 각각 3570 K, 3970 K, 3770 K로 추정되었으며, 2MASS 광도 측정 및 복사광도 보정을 통해 반경은 각각 165 R⊙, 98 R⊙, 93 R⊙로 산정되었다.