[논문 리뷰] BVRI Photometric Observations, Light Curve Solutions and Orbital Period Analysis of BF Pav

Atila Poro, Fahri Aliçavuş외 8명|arXiv (Cornell University)|2020. 08. 11.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 47인용 수 8

한 줄 요약

이 연구는 호주 및 아르헨티나 관측소에서 확보한 데이터를 바탕으로 W UMa 유형의 접촉 이중성 BF Pav의 새로운 BVRI 광도 곡선 해석과 궤도 주기 분석을 제시한다. 몬테카를로 오차 분석을 동반한 Wilson-Devinney 코드를 사용하여, 광도 질량 비율 1.460 ± 0.014, 충만도 인자 12.5%, 궤도 주기 증가율 0.142 s/세기로 추정하였으며, O-C도에서 18.3년 주기의 진동적 패tern이 관측되어 제3체 존재 가능성을 시사한다.

ABSTRACT

A new ephemeris, period change analysis and light curve modeling of the W UMa-type eclipsing binary BF Pav are presented in this study. Light curves of the system taken in BVRI filters from two observatories in Australia and Argentina were modeled using the Wilson-Devinney code. The results of this analysis demonstrate that BF Pav is a contact binary system with a photometric mass ratio q=1.460+_0.014, a fillout factor f=12.5%, an inclination of 87.97+_0.45 deg and a cold spot on the secondary component. By using the distance modulus formula, the distance of BF Pav was calculated to be d=268+_18 pc which is in good agreement with the Gaia EDR3 distance. We obtain an orbital period increase at a rate of 0.142 s/century due to a quadratic trend in the O-C diagram. Also, an alternative sudden period jump probably has occurred which could be interpreted as a rapid mass transfer from the lower mass star to its companion about DeltaM=2.45*10^(-6) Msun. Furthermore, there is an oscillatory behavior with a period of 18.3+_0.3 yr. Since BF Pav does not seem to have significant magnetic activity, this behavior could be interpreted as the light-time effect caused by an undetected third body in this system. In this case, the probability for the third body to be a low mass star with M>=0.075 Msun or a brown dwarf is 5.4% and 94.6% respectively. If we assume i'=90deg, a_3=8.04+_0.33 AU. The mass of the secondary component was also determined using two different methods which result close to each other.

연구 동기 및 목표

• 다중 에포크 BVRI 광도계측을 이용하여 W UMa 유형 이중성 BF Pav의 광도적 파라미터와 궤도 요소를 규명하고자 한다.
• O-C도를 통해 궤도 주기 변화를 분석하여 장기적 추세와 주기적 행동을 탐지하고자 한다.
• 질량 비율, 충만도 인자, 거리 등을 유도하여 BF Pav의 진화 상태를 조사하고자 한다.
• 관측된 O-C도에서의 진동적 행동을 바탕으로, 빛의 시간 효과를 고려하여 제3체 존재 가능성을 탐색하고자 한다.

제안 방법

• BVRI 광도곡선은 호주의 Congarinni 관측소와 아르헨티나의 CASLEO에서 CCD와 표준 필터를 사용하여 확보하였다.
• 광도곡선 모델링에 Wilson-Devinney 코드를 적용하였으며, 파arameter의 불확실성을 추정하기 위해 몬테카를로 시뮬레이션을 사용하였다.
• 관측된 최소점 시각을 이용하여 O-C도를 구성하여 주기 변화와 진동적 행동을 탐지하였다.
• 거리 모듈러스 공식을 사용하여 BF Pav까지의 거리를 계산하였으며, Gaia EDR3 기준 파라렐렉스와 비교하였다.
• 빛의 시간 효과를 가정하여 제3체 해석을 모델링하였으며, 기울기 i’ = 90°를 전제로 궤도 요소를 유도하였다.
• 두 가지 독립된 방법을 사용하여 제2성의 질량을 결정하였으며, 일관된 결과를 도출하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 최근의 BVRI 광도곡선을 바탕으로 W UMa 유형 이중성 BF Pav의 업데이트된 광도적 및 궤도 요소는 무엇인가?
• RQ2 BF Pav의 궤도 주기에서 장기적 주기 증가 또는 주기적 변화의 증거가 있는가?
• RQ3 O-C도에서 관측된 18.3년 주기의 진동은 무엇을 의미하며, 제3체에 의한 것이었을 가능성은 있는가?
• RQ4 유도된 질량 비율, 충만도 인자, 기울기 값은 BF Pav를 W형 접촉 이중성로 분류하는 데 어떤 지원을 하는가?
• RQ5 BF Pav까지의 거리는 얼마이며, Gaia EDR3 측정치와 어떻게 비교되는가?

주요 결과

• BF Pav의 광도 질량 비율은 𝑞 = 1.460 ± 0.014로 결정되어 접촉 이중성 시스템으로서의 성격을 확인한다.
• 충만도 인자는 12.5%로, 로프 띠의 과도한 넘침을 나타내며, W형 구성과 일치한다.
• 시스템은 0.142 s/세기의 이차함수적 주기 증가를 보이며, 지속적인 질량 이동 또는 운동량 손실을 시사한다.
• O-C도에서 18.3 ± 0.3년 주기의 진동적 추세가 관측되었으며, 이는 제3체에 의한 빛의 시간 효과로 인한 것으로 보인다.
• 제3체가 백색왜성일 가능성이 94.6%이며, 기울기가 90°일 경우 반장경은 8.04 ± 0.33 AU이다.
• BF Pav까지의 거리는 268 ± 18 pc로, Gaia EDR3 값인 253.272 ± 0.992 pc와 뛰어난 일치를 보인다.