[논문 리뷰] Long-term magnetic activity in close binary systems. I. Patterns of color variations

S. Messina|ArXiv.org|2007. 12. 13.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 45인용 수 27

한 줄 요약

이 연구는 14개의 자기적으로 활성화된 밀집 이중성 항성에 대한 U, B, 및 V 필터에서의 38,000개의 고정밀 광도 관측 자료를 분석하여 장기적인 자기 활성도를 조사한다. 두 가지 다른 색상 변화 패턴을 확인하였다: 여덟 개의 항성은 어두워질수록 빨간색으로 변색되며(냉각된 흑점으로 인해), 여섯 개의 항성은 어두워질수록 파란색으로 변색되며, 이는 이론적으로 고온의 광구 부스러기(플라쿨라)가 있어야 설명될 수 있다.

ABSTRACT

We present the results of a long-term photometric monitoring project carried out at Catania Astrophysical Observatory and aimed at studying magnetic activity in close binary systems. We present the complete observations dataset (38,000 photoelectric observations in UBV) and new results of an investigation on the origin of brightness and color variations observed in the close binary stars: AR Psc, VY Ari, UX Ari, V711 Tau, EI Eri, V1149 Ori, DH Leo, HU Vir, RS CVn, V775 Her, AR Lac, SZ Psc, II Peg and BY Dra. Correlation and regression analyses are carried out. We find the existence of two different patterns of color variations. Eight stars in our sample: BY Dra, VY Ari, V775 Her, II Peg, V1149 Ori, HU Vir, EI Eri and DH Leo become redder when they get fainter. The other six stars show the opposite behaviour, i.e. they become bluer when they get fainter. For V711 Tau this behaviour could be explained by the increased relative U- and B- flux contribution by the earlier-type component of the binary system when the cooler component gets fainter. On the other hand, for AR Psc, UX Ari, RS CVn, SZ Psc and AR Lac the existence of hot photospheric faculae must be necessarily invoked. We also found that in single-lined and double-lined binary stars in which the fainter component is inactive or much less active the V magnitude is correlated to B-V and U-B color variations in more than 60% of observation seasons. The correlation is found in less than 40% of observation seasons when the fainter component has a non-negligible level of activity and/or hot faculae are present but they are either spatially or temporally uncorrelated to spots.

연구 동기 및 목표

• 늦은 유형의 이중성 시스템에서의 빛의 강도와 색상 변화의 기원을 장기 스케일에서 이해하기 위해.
• 특히 흑점과 플라쿨라와 같은 자기 활성도가 이러한 시스템에서 광도 색상 변화에 미치는 영향을 조사하기 위해.
• 관측된 색상-등급 행동을 형성하는 데 기여하는 전반적인 항성 파rameter들(예: 자전 주기, 스펙트럼 유형, 구성 요소의 복사율 비율)의 역할을 규명하기 위해.
• 여러 관측 시즌 동안 V 등급과 색상 인덱스(B−V, U−B) 간의 상관관계를 평가하기 위해.
• 활성 이중성에서 비정상적인 색상 변화를 이끄는 냉각된 흑점과 고온의 플라쿨라의 영향을 구분하기 위해.

제안 방법

• 이탈리아 카타니아 천문학연구소(INAF-Catania Astrophysical Observatory)에서 U, B, 및 V 필터를 사용하여 장기적인 광도 모니터링을 수행하였다.
• 관측 시즌 동안 V 등급과 색상 인덱스(B−V, U−B) 사이의 상관관계 및 회귀 분석을 수행하였다.
• 다양한 온도와 점유율을 가진 활성 영역의 합성 모델과 관측된 색상 변화를 비교하였다.
• 색상-등급 행동에 따라 항성을 분류: 어두워질수록 빨라지는 경우(냉각된 흑점), 어두워질수록 파란색으로 변하는 경우(고온의 플라쿨라).
• p-값(α < 0.01)을 사용하여 등급과 색상 변화 간 상관관계의 통계적 유의성을 평가하였다.
• 냉각된 성분과 뜨거운 성분 간의 복사율 비율(L_c/L_h)을 분석하여 더 뜨거운 성분이 관측된 색상 행동에 기여하는 정도를 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 자기적으로 활성화된 밀집 이중성 항성에서 관측된 색상 변화의 원인은 무엇인가요? 특히 항성이 어두워질수록 파란색으로 변색되는 현상은 무엇에 기인합니까?
• RQ2 냉각된 흑점과 고온의 플라쿨라가 V 등급 대 색상 인덱스 상관관계에 어떻게 다르게 영향을 미치는가요?
• RQ3 색상 변화 패턴이 이중성 성분의 전반적인 항성 파rameter(예: 자전 주기, 스펙트럼 유형, 복사율 비율 등)에 따라 어떻게 달라지는가?
• RQ4 왜 일부 항성은 V 등급과 색상 인덱스 간에 강한 상관관계를 보이는 반면, 다른 항성은 그렇지 않은가요? 특히 어두운 성분이 활성일 경우에 대해 설명해 주십시오.
• RQ5 더 뜨거운 성분의 복사율 기여가 双선 시스템에서 관측된 색상 행동에 얼마나 큰 영향을 미치는가?

주요 결과

• BY Dra, VY Ari, V775 Her, II Peg, V1149 Ori, HU Vir, EI Eri, DH Leo 등 여덟 개의 항성은 어두워질수록 빨간색으로 변색되며, 이는 냉각된 흑점이 그들의 광도 곡선을 지배하고 있음을 일관되게 나타낸다.
• AR Psc, UX Ari, RS CVn, SZ Psc, AR Lac, V711 Tau 등 여섯 개의 항성은 어두워질수록 파란색으로 변색되며, 이는 관측 결과를 설명하기 위해 고온의 광구 부스러기(플라쿨라)가 반드시 필요함을 시사한다.
• V711 Tau의 경우, 어두워질수록 파란색으로 변하는 것은 더 이른 스펙트럼 유형의 성분에서의 복사율 기여가 증가하기 때문으로 기인한다.
• 어두운 성분이 비활성 또는 약간 활성일 경우, V 등급이 B−V 및 U−B 색상 변화와 60퍼센트 이상의 관측 시즌에서 상관관계를 보였다.
• 어두운 성분이 상당한 활성도 또는 상관관계가 없는 고온의 플라쿨라를 지닐 경우, 상관관계는 시즌의 40퍼센트 미만으로 떨어지며, 이는 복잡하거나 상관관계가 없는 흑점-플라쿨라 역학을 시사한다.
• AR Psc에서 U−B/B−V에 대해 1089건의 관측에서 V 등급과 색상 인덱스 간 상관관계는 통계적으로 유의미하며(α < 0.01), II Peg에서는 U−B/B−V에 대해 1046건의 관측에서 동일한 결과를 보였다.