[논문 리뷰] Eclipsing high-mass binaries I. Light curves and system parameters for CPD-518946, PISMIS24-1 and HD319702

A. Barr Domínguez, R. Chini외 6명|arXiv (Cornell University)|2013. 06. 23.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 70인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 칠레의 로봇 천체망원경 데이터를 사용하여 세 개의 고질량 일식 쌍성—Pismis 24-1, CPD $-51^\circ$ 8946, 및 HD 319702—의 처음으로 광도 주기 분석을 제시한다. Roche 기하학 모델링을 통해 저자들은 궤도 주기, 기울기 및 성분의 온도를 결정하였으며, HD 319702가 2.01일 주기와 $T_2 = 25,200$ K를 가진 새로운 탈리드 O8 III + B1 V 쌍성으로 밝혀져 고질량 쌍성계의 조사 범위를 크게 확장시켰다.

ABSTRACT

We present first results of a comprehensive photometric O-star survey performed with a robotic twin refractor at the Universitätssternwarte Bochum located near Cerro Armazones in Chile. For three high-mass stars, namely Pismis24-1, CPD-518946 and HD319702, we determined the period through the Lafler-Kinman algorithm and model the light curves within the framework of the Roche geometry. For Pismis24-1, a previously known eclipsing binary, we provide first light curves and determined a photometric period of 2.36 days together with an orbital inclination of 61.8 degrees. The best-fitting model solution to the light curves suggest a detached configuration. With a primary temperature of T1 = 42520K we obtain the temperature of the secondary component as T2 = 41500K. CPD-518946 is another known eclipsing binary for which we present a revised photometric period of 1.96 days with an orbital inclination of 58.4 degrees. The system has likely a semi-detached configuration and a mass ratio q = M1/M2 = 2.8. If we adopt a primary temperature of T1 = 34550K we obtain T2 = 21500K for the secondary component. HD319702 is a newly discovered eclipsing binary member of the young open cluster NGC6334. The system shows well-defined eclipses favouring a detached configuration with a period of 2.0 days and an orbital inclination of 67.5 degrees. Combining our photometric result with the primary spectral type O8 III(f) (T1 = 34000K) we derive a temperature of T2 = 25200K for the secondary component.

연구 동기 및 목표

• 광도 모니터링를 통해 은하수 평면 내 고질량 일식 쌍성을 탐지하고 특성화하기.
• 빛의 주기 모델링을 통해 궤도 파rameter인 주기, 기울기 및 질량 비율을 결정하기.
• 기본 항성 파라미터를 측정하는 데 핵심적이지만 희귀한 O형 일식 쌍성의 조사 범위를 개선하기.
• 특히 NGC 6334 및 NGC 6357와 같은 청소년 성단에서 거대 별의 다중성 및 진화 상태를 조사하기.
• 특히 $q > 2$ 인 시스템에 대해 고질량 쌍성의 질량 비율 분포에서 관측 편향을 평가하기.

제안 방법

• 6개월 동안 칠레의 Universitätssternwarte Bochum에 위치한 로봇 이중 프리즘 천체망원경을 사용하여 광도 모니터링을 수행하였다.
• 빛의 주기적 변동을 탐지하고 주기를 결정하기 위해 Lafler-Kinman 알고리즘을 적용하였다.
• Sloan r 및 i 대역의 빛의 주기를 Roche 기하학 프레임워크를 사용하여 접기 및 모델링하여 별의 형태와 상호 조명을 기술하였다.
• 관측된 복사 강도 변화와 일치시키기 위해 성분의 온도, 반경 및 궤도 기울기 등의 파라미터를 조정하여 최적의 맞춤 모델을 유도하였다.
• 빛의 주기 형태와 모델 적합도를 바탕으로 시스템 구성(분리형, 반결합형, 접촉형)을 추론하였다.
• 성분의 분류 및 보조 성분의 온도 추정을 위해 스펙트럼 유형 및 효율적 온도 보정식(Humphreys & McElroy 1984; Boehm-Vitense 1981; Harmanec 1988)을 사용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 고질량 일식 쌍성인 Pismis 24-1, CPD $-51^\circ$ 8946, 및 HD 319702의 궤도 주기와 기울기는 각각 얼마인가요?
• RQ2 빛의 주기 형태와 모델링에 기반하여 각 쌍성계의 구성(분리형, 반결합형, 접촉형)은 어떻게 되나요?
• RQ3 주 및 보조 성분의 효율적 온도는 각각 얼마이며, 이는 별의 스펙트럼 유형에 어떻게 영향을 미치나요?
• RQ4 유도된 질량 비율 $q = M_1/M_2$는 이론적 기대와 어떻게 비교되며, 이는 쌍성 형성 메커니즘에 대해 어떤 함의를 갖나요?
• RQ5 이 광도 조사가 magnitude 범위 $10 < R, I < 15$ 내에서 새로운 O형 일식 쌍성을 탐지할 수 있나요?

주요 결과

• Pismis 24-1은 궤도 주기가 2.36일이고 기울기가 $61.8^\circ$인 분리형 쌍성으로, O+O 쌍성계와 일치한다.
• CPD $-51^\circ$ 8946는 재측정된 광도 주기가 1.96일이며 기울기가 $58.4^\circ$로, 질량 비율 $q = 2.8$를 가진 반결합형 구성임을 나타낸다.
• HD 319702는 NGC 6334 내에서 새로 발견된 일식 쌍성으로 주기가 2.01일이며 기울기가 $67.5^\circ$이며, 분리형 구성에 가장 잘 맞는다.
• HD 319702의 보조 성분은 효율적 온도 $T_2 = 25,200$ K를 가지며, 주 성분인 O8 III와 함께 병합될 경우 B1 V 스펙트럼 유형을 나타낸다.
• 시스템 파라미터는 HD 319702가 O8 III 및 B1 V 별로 구성되어 있으며, 양 성분이 각각 약 71%의 Roche 로브를 채우고 있음을 시사한다.
• 이 연구는 고질량 쌍성이 주로 별 형성 과정 중에 형성되며, tidal capture가 아닌 것으로 확인되었으며, 이는 $q > 2$ 인 시스템, 특히 $q \sim 2.8$인 HD 319702를 포함하여 존재하는 것으로 유추된다.