[논문 리뷰] Hen 3-860: New southern eclipsing symbiotic star observed in the outburst

Jaroslav Merc, R. Gális외 4명|arXiv (Cornell University)|2021. 11. 29.

Gamma-ray bursts and supernovae참고 문헌 60인용 수 11

한 줄 요약

이 연구는 적외선 S형의 새로운 남반구 급정지 고전적 상호작용 별계인 Hen 3-860을 확인한다. 이 별계는 M2-3 거대 항성(Teff ≈ 3550 K, R ≈ 60–75 R⊙, L ≈ 540–760 L⊙)과 뜨거운 백색왜성(T ≈ 1–2×10⁵ K, L ≈ 10³ L⊙)으로 구성되어 있으며, 빛의 변화곡선에서 깊은 급정지가 관측되어 602일의 궤도 주기를 확인하였다. 이는 지난 120년 동안 최소 4회의 활동성 폭발을 겪었고, 최근 활동 단계(2016–2019)가 침체 상태로 전환되고 있음을 시사한다.

ABSTRACT

Brightening of Hen 3-860, previously classified as an H$\alpha$ emitter, was detected by the ASAS-SN survey at the end of the year 2016. We have obtained the first spectroscopic observations of the transient and supplemented them with photometric data from the DASCH archive of astronomical plates, ASAS and ASAS-SN surveys. Based on the results of our analysis, we can classify the object as a classical symbiotic star of the infrared type S, consisting of an M2-3 giant with $T_{ m g}$ $\sim$ 3 550 K, a radius $R_{ m g}\sim$ 60 - 75 R$_{\odot}$, and a luminosity $L_{ m g}\sim$ 540 - 760 L$_{\odot}$, and a hot and luminous component ($T_{ m h}$ $\sim$ $1-2 imes 10^5$ K and $L_{ m h} \sim 10^3 m L_\odot$). The system experienced at least four outbursts in the last 120 years. In addition to the outbursts, its light curves revealed the presence of eclipses of the hot component and its surrounding (relatively cool) shell, which developed during the outburst and redistributed a fraction of the radiation of the hot component into the optical, by the giant, classifying the object as a representative of a group of eclipsing symbiotic stars. The eclipses allowed us to reveal the orbital period of the system to be 602 days.

연구 동기 및 목표

• Hen 3-860의 상호작용 별계 성격을 확인하기 위해 이전에 H𝛼 방출체이자 상호작용 별계 후보로 분류된 바 있다.
• 다중 시점 스펙트로스코피와 광도 측정을 통해 이진계의 궤도적 및 물리적 파ameters를 결정하기 위해.
• Hen 3-860의 폭발 활동과 다수의 디세기 동안의 장기적 변동성을 특성화하기 위해.
• Hen 3-860을 기존의 급정지 상호작용 별계, 특히 AX Persei와 비교하여 그 진화 상태와 향후 진화를 이해하기 위해.
• 희귀한 급정지 상호작용 이진계에서 활동 폭발에서 침체 상태로의 전환 과정을 기록하기 위해.

제안 방법

• 전문 및 애호가 천체망원경을 이용해 저해상도 및 고해상도 광학 스펙트로스코피(R ≈ 1200–1800 및 R ≈ 25,000)를 확보하였으며, 이 중 CHIRON은 SMARTS 1.5m 망원경에 설치되어 있다.
• ASAS, ASAS-SN 및 DASCH 기록 사진판의 역사적 광도 데이터(JD 2415115–2434127)와 함께 스펙트로스코픽 데이터를 융합하였다.
• Gaia EDR3, SkyMapper 및 APASS 광도 데이터를 사용하여 다주파수 스펙트럼 에너지 분포(SED)를 구축하였다.
• 빛의 변화곡선에서의 급정지 깊이와 지속시간을 분석하여 궤도 주기(602일)와 성분의 반경을 유도하였다.
• 저해상도 스펙트럼에 실용적인 M3 III 항성 템플릿을 적합시켜 거대 항성의 효과적 온도, 중력 가속도 및 빛의 세기를 추정하였다.
• H𝛼, [Fe vii], Na i 등의 선형 프로파일을 분석하여 이중성 조건과 바람 역학을 추론하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Hen 3-860은 고전적 상호작용 별계인가? 그 냉각 거대 항성과 뜨거운 백색왜성 성분의 물리적 파ameters는 무엇인가?
• RQ2 Hen 3-860의 궤도 주기는 얼마이며, 급정지 이진성으로서의 분류를 뒷받침하는 증거는 무엇인가?
• RQ3 지난 120년 동안 Hen 3-860은 몇 차례 폭발을 겪었으며, 최근 폭발(2016–2019)의 성격은 어떠한가?
• RQ4 Hen 3-860의 빛의 변화곡선 변화는 AX Persei의 폭발 및 침체 상태로의 전환과 비교하여 어떻게 다를까?
• RQ5 현재 시스템의 상태(폭발에서 침체 상태로의 전환)는 급정지 상호작용 별계의 장기적 진화에 대해 무엇을 드러내는가?

주요 결과

• Hen 3-860는 적외선 S형 고전적 상호작용 별계로, 냉각된 M2-3 거대 항성(Teff ≈ 3550 K, log g ≈ 1.0, R ≈ 60–75 R⊙, L ≈ 540–760 L⊙)과 뜨거운 백색왜성(T ≈ 1–2×10⁵ K, L ≈ 10³ L⊙)으로 구성되어 있다.
• 이 시스템은 깊고 좁은 급정지가 관측된 빛의 변화곡선를 통해 602일의 궤도 주기를 확인하였으며, 이는 급정지 이진성임을 확인한다.
• 지난 120년 동안 최소 4회의 폭발이 발생했으며, 각각 1928년, 1941년, 2006년, 2016–2019년에 발생하였다. 최근 폭발은 약 1.5년간 상승하고 2.5년간 감소하는 양상을 보였다.
• 빛의 변화곡선는 폭발 기간 동안 깊은 급정지를 보이다가, 침체 상태로 전환되면서 AX Persei와 유사하게 상전이적인 파형을 띠는 파형으로 변화한다.
• H𝛼 선형은 파장이 빨간색으로 이동한 흡수 성분을 보이며, 이는 거대 항성의 바람에서 기인할 가능성이 높고, [Fe vii]의 방출선은 침체 상태에서 관측되어 뜨거운 성분에 의한 이온화를 시사한다.
• AX Persei와의 유사성은 Hen 3-860가 향후 몇 개의 궤도 주기 동안 점차 침체 상태에 진입할 것이며, 급정지가 파형 변조로 변화할 것임을 시사한다.