[논문 리뷰] FS Aurigae: a Triple Cataclysmic Variable System containing Precessing, Magnetic White Dwarf

G. Tovmassian, S. V. Zharikov외 5명|arXiv (Cornell University)|2010. 09. 29.

Astrophysical Phenomena and Observations인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 FS Aurigae가 3중 항성계이며, 병행하는 항성계의 궤도 이심률을 장기적으로 조절하는 저질량 제3체가 존재한다고 제안한다. 이는 약 900일 간격의 매우 긴 광도 주기(VLPP)를 설명하며, 궤도 조절과 Chandra 및 Swift 관측에서의 위상 이동을 포함한 X선 증거는 자유적으로 진동하는 자기장이 있는 백색왜성임을 뒷받对方하며, 삼중역학과 진동을 통합한 단일 모델로 오랫동안 남아있던 여러 변수성을 해결한다.

ABSTRACT

We present here results of numerical calculations demonstrating that the very long periodic variability detected in the Cataclysmic Variable FS Aur can be the result of eccentricity modulation of a close binary (CB) orbit induced by the presence of a third body on a circumbinary orbit. A third component with a substellar mass on a circular, relatively close orbit, modulates the mass transfer rate of the binary on much longer time scales than periods within the triple system. We also report here preliminary results of X-ray observations of FS Aur, providing further evidence that it contains magnetic and freely precessing white dwarf. These two findings allow us to incorporate the new and previously stressed hypothesis on the nature of FS Aur into one consistent model.

연구 동기 및 목표

• FS Aurigae의 복잡한 다중 시간스케일 변수성을 해결하기 위해, 900일 광도 주기와 장기 스펙트럼 주기를 포함한다.
• 제3체가 이진 궤도의 장기적 이심률 조절을 유도할 수 있는지 조사한다.
• X선 광도곡선 분석을 통해 시스템이 자유로운 진동 자기장 백색왜성으로 구성되어 있다는 가설을 검증한다.
• 관측된 적외선 및 X선 변수성을 삼중역학과 자기장 진동을 포함하는 단일 일관된 모델로 통합한다.

제안 방법

• 질량중심 기준 프레임에서 삼체역학을 시뮬레이션하기 위해 RKN 12(10) 17M 적분기를 사용한 수치적 통합.
• 장기적 조절을 모델링하기 위해 진동하는 타원 근사법을 사용해 이진 궤도의 이심률을 계산.
• AAVSO 광도곡선에 이산 푸리에 변환(DFT)을 적용하여 약 875일 간격의 VLPP를 식별.
• Chandra 및 Swift 망원경에서의 X선 광도곡선을 궤도 주기로 접어서 위상 이동과 조절을 탐지.
• 광자 분포의 베이지안 분석을 통해 누락된 X선 펄스의 통계적 유의성을 평가.
• 기존의 IP(중간형 펄서) 시스템과의 비교를 통해 전자기적 흡수와 진동을 추론.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 FS Aurigae의 약 900일 간격 광도 주기는 제3체에 의해 유도된 장기적 이심률 조절로 설명될 수 있는가?
• RQ2 관측된 VLPP를 유도할 수 있는 제3체의 질량 범위와 궤도 주기 범위는 무엇인가?
• RQ3 Chandra 및 Swift X선 광도곡선 간의 관측된 위상 이동은 백색왜성의 진동을 뒷받对方하는 증거인가?
• RQ4 X선 조절 특성(부드러운 밴드 우세성, 펄스 프로파일)은 FS Aur이 중간형 펄서로 식별되는 것을 지지하는가?
• RQ5 장기 스펙트럼 주기와 광도 주기는 모두 액체의 내부 가장자리에서 발생하는 동일한 물리적 메커니즘으로 설명될 수 있는가?

주요 결과

• FS Aurigae의 약 900일 간격 VLPP는 궤도가 가까운 원형 궤도를 도는 25~65 M_J의 제3체에 의한 이심률 조절과 일치한다.
• 수치 시뮬레이션 결과, P3/P2 < 13.4인 제3체는 관측된 875일 주기와 일치하는 VLPP를 생성할 수 있다.
• Chandra 및 Swift의 X선 광도곡선은 접힌 광도곡선에서 상당한 위상 이동(~0.2 궤도 위상)을 보이며, 백색왜성의 진동을 시사한다.
• X선 조절은 부드러운 밴드(0.3–2.0 keV)에서 더 강하며, 중간형 펄서에서 일반적인 전자기적 흡수와 일치한다.
• 통계적 유의성을 갖는 누락된 X선 펄스가 탐지되어 진동 가설을 지지한다.
• 통합된 적외선 및 X선 데이터는 자유로운 진동 자기장 백색왜성과 제3체에 의한 이심률 조절이 함께 작용하여 시스템의 복잡한 변수성을 설명하는 단일 통합 모델을 지지한다.