[논문 리뷰] High resolution spectroscopy of symbiotic stars. VI. Orbital and stellar parameters for AR Pav

Hans H. Schild, T. Dumm외 4명|ArXiv.org|2000. 11. 30.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 14인용 수 8

한 줄 요약

이 연구는 AR Pav에 대한 고해상도 스펙트로스코피를 제시하며, 흡수선을 통한 적색 거성의 도약 속도와 회전 속도를 유도하여 공전 해법과 별성 파rameters를 공전 조건 가정 하에 재수정한다. 주요 결과는 적색 거성의 반지름 130 R☉, 빛의 세기 1.5 × 10⁴ L☉, 질량 2.0 M☉, 거리 4.9 kpc, 그리고 1.95 AU 떨어진 0.75 M☉의 뜨거운 동반성으로, Roche 등면의 넘침이 없음을 확인하여, 이曹형 이중성에서 질량 이행이 바람 수용이 지배함을 시사한다.

ABSTRACT

We present new dynamical parameters of the AR Pav binary system. Ourobservations consist of a series of high resolution optical/NIR spectra from which we derive the radial velocity curve of the red giant as well as its rotation velocity. Assuming co-rotation, we determine the stellar radius (130 R_solar) of the red giant. Based on this we derive the red giant's luminosity and mass (2.0 M_solar) as well as the distance of the system (4.9 kpc). The binary mass function finally yields the companion's mass (0.75 M_solar) and the binary separation (1.95 AU). We find that the red giant does not fill its Roche lobe. We review the radial velocity data of Thackeray and Hutchings (1974), and compare it with our red giant's orbit. We find that their RV curves of the blue absorption system and the permitted emission lines are in anti-phase with the red giant, and that the forbidden emission lines are shifted by a quarter of a period. The blue absorptions and the permitted emission lines are associated with the hot companion but not in a straightforward way. The blue absorption system only tracks the hot component's orbital motion whilst it is in front of the red giant, whereas at other phases line blanketing by interbinary material leads to perturbations. We finally present UV light curves based on IUE archive spectra. We clearly detect eclipses in the continuum at all wavelengths. The eclipse light curves are unusual in that they show a slow and gradual decline prior to eclipse which is followed by a sharp increase after eclipse.

연구 동기 및 목표

• 고해상도 스펙트로스코피를 이용하여 AR Pav의 이중성에 대한 정확한 궤도 및 별성 파rameters를 도출하기 위해.
• AR Pav에서 방출선과 흡수선의 이전 도약 속도 해석에 대한 모순을 해결하기 위해.
• 이曹형 시스템에서 방출선이 궤도 운동의 추적자로 사용 가능한지 검증하기 위해.
• Roche 등면 충족 요인 평가를 통해 이曹형 이중성의 질량 이행 메커니즘 재평가하기 위해.
• IUE의 기록 자료를 활용하여 자외선 광도 곡선에서 일식 신호를 확인하기 위해.

제안 방법

• 3.5개의 이중성 주기 동안 ESO 라 실라에서 고해상도 옵티컬 및 NIR 스펙트로스코피를 확보하였다.
• 흡수선을 추적자로 사용하여 표준 항성과의 교차상관을 통해 적색 거성의 도약 속도를 측정하였다.
• 공전 조건 가정을 적용하여 그의 투사된 회전 속도로부터 적색 거성의 반지름을 유도하였다.
• 적색 거성의 궤도 해법에서 재계산된 이중성 질량 함수를 이용하여 동반성의 질량과 간격을 결정하였다.
• 자외선 광도 곡선을 IUE 기록 스펙트럼에서 재구성하여 일식 신호를 탐지하였다.
• 방출선의 도약 속도 행동(허용, 금지, 파란색 흡수)을 적색 거성의 궤도와 비교 분석하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 흡수선 운동학을 기반으로 유도된 정확한 궤도 및 별성 파rameters, 특히 적색 거성의 반지름과 질량은 무엇인가요?
• RQ2 허용, 금지, 파란색 흡수선의 도약 속도 곡선은 뜨거운 동반성의 궤도 운동과 어떻게 관련이 있나요?
• RQ3 방출선에서 도출된 뜨거운 동반성의 질량 함수는 상호이중 물질의 영향을 크게 받는가, 아니면 신뢰할 수 있는가요?
• RQ4 적색 거성은 자신의 Roche 등면을 채우는가, 그리고 이는 AR Pav에서 질량 이행 메커니즘에 어떤 의미를 갖는가요?
• RQ5 자외선에서 일식은 감지 가능한가, 그리고 이는 옵티컬 대역에서의 광도 곡선 형태와 동일한가요?

주요 결과

• 공전 조건 가정 하에 투사된 회전 속도로부터 도출된 결과, AR Pav의 적색 거성 반지름은 130 R☉이다.
• 적색 거성의 질량은 2.0 M☉로 결정되었으며, 빛의 세기는 1.5 × 10⁴ L☉이고, 거리는 4.9 kpc이다.
• 뜨거운 동반성의 질량은 0.75 M☉이며, 적색 거성으로부터 1.95 AU 떨어져 있다.
• 적색 거성은 Roche 등면을 채우지 않으며, 충만도는 0.52로, 이는 질량 이행이 주로 바람 수용을 통해 일어남을 시사한다.
• IUE 자료에서 자외선 광도 곡선에 명백한 일식이 감지되었으며, 전일식 기간에 점진적인 하강과 후일식 기간에 급격한 상승을 보였다.
• 허용 방출선과 파란색 흡수계의 도약 속도 곡선은 적색 거성 운동과 반대 상관관계를 보이며, 금지 방출선은 주기의 1/4만큼 위상 이동되어, 원형성 가스의 복잡한 운동학을 시사한다.