[논문 리뷰] Multiple time scales in cataclysmic binaries. The low-field magnetic dwarf nova DO Draconis

И. Л. Андронов, L. L. Chinarova외 3명|ArXiv.org|2008. 06. 12.

Astrophysical Phenomena and Observations참고 문헌 34인용 수 10

한 줄 요약

이 연구는 2006–2007년 동안 45시간에 걸친 CCD R-band 관측과 AFOEV 및 VSOLJ의 역사적 자료를 바탕으로, 저자기장 자기쌍성 혼합형 신성인 DO Draconis에서 다양한 시간스케일을 조사한다. 변동하는 붕괴 시간(0.902일/매거니튜드)과 외출주기(311–422일)를 규명하였으며, 이는 이전에 보고된 870일과는 상충된다. 또한 장기적인 밝아짐 동안 주파수는 감소하고 진폭은 증가하는 임시 주기적 진동(TPOs)을 발견하였으며, 이는 자기권 역학과 관련된 조도 유도형 비정상성 진동을 시사한다.

ABSTRACT

We study the variability of the cataclysmic variable DO Dra, on time-scales of between minutes and decades. The characteristic decay time dt/dm=0.902(3) days/mag was estimated from our 3 nights of CCD R observations. The quiescent data show a photometric wave with a cycle about 303(15)d. We analyzed the profile of the composite (or mean) outburst. We discovered however, that a variety of different outburst heights and durations had occurred, contrary to theoretical predictions. With increasing maximum brightness, we find that the decay time also increases; this is in contrast to the model predictions, which indicate that outbursts should have a constant shape. This is interpreted as representing the presence of outburst-to-outburst variability of the magnetospheric radius. A presence of a number of missed weak narrow outbursts is predicted from this statistical relationship. A new type of variability is detected, during 3 subsequent nights in 2007: periodic (during one nightly run) oscillations with rapidly-decreasing frequency from 86 to 47 cycles/day and a semi-amplitude increasing from 0.06 to 0. 10, during a monotonic brightness increase from 14. 27 to 14. 13. This phenomenon was observed only during an unusually prolonged event of about 1 mag brightening in 2007 (lasting till autumn), during which no (expected) outburst was detected. We refer to this behaviour as to the transient periodic oscillations (TPO). To study this new and interesting phenomenon, new regular photometric and spectral (in a target of opportunity mode) observations are required.

연구 동기 및 목표

• DO Draconis의 분석을 통해 분단위에서 수십 년에 이르는 다양한 시간스케일에서의 변동성을 규명한다.
• 이전에 보고된 870일 주기와 대비하여 외출주기 길이를 재평가한다.
• 외출주형태의 변동성과 그 최대 밝기와의 상관관계를 기반으로 그 물리적 기원을 조사한다.
• 장기적인 밝아짐 사건 동안 새로 발견된 임시 주기적 진동(TPOs) 현상을 식별하고 분석한다.
• 붕괴 시간과 밝기 간의 통계적 상관관계가 자기권 반경의 변동성과 숨겨진 약한 좁은 외출주를 추론하는 데 어떻게 활용될 수 있는지 탐색한다.

제안 방법

• 2006–2007년 동안 한국 1m 천체망원경을 이용해 14회의 관측 루프(총 45시간) 동안 DO Draconis의 외출주 붕괴 단계를 CCD R-band 광도 측정하였다.
• AFOEV 및 VSOLJ 데이터베이스의 역사적 광도곡선(1509회의 순찰 관측)을 활용하여 장기적인 변동성을 재구성하였다.
• 2006년 외출주의 내림차순 단계에서 선형 회귀를 적용하여 붕괴 시간(dt/dm)을 추정하였다.
• 다양한 외출주 간의 형태 변화를 분석하기 위해 복합 외출주 프로파일을 구축하였다.
• 주기 분석 및 진폭 변조를 적용하여 준정기적 신호, 특히 TPOs를 탐지하였다.
• 붕괴 시간과 최대 밝기 간의 통계적 상관관계 분석을 통해 자기권 반경의 변동성을 추론하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 DO Draconis의 진짜 외출주기 길이는 얼마이며, 이는 이전에 보고된 870일과 어떻게 비교되는가?
• RQ2 왜 DO Draconis의 외출주들은 이론적으로 예측된 일정한 형태의 외출주와는 다르게 변동하는 붕괴 시간과 진폭을 보이는가?
• RQ3 최대 밝기가 증가함에 따라 붕괴 시간이 증가하는 관찰 결과는 무엇을 의미하는가?
• RQ4 최근에 발견된 주기적 진동(TPOs)의 물리적 메커니즘은 무엇이며, 주파수는 감소하고 진폭은 증가하는가?
• RQ5 붕괴 시간과 밝기 간의 통계적 관계를 통해 놓친 약한 좁은 외출주가 존재할 수 있는지를 추론할 수 있는가?

주요 결과

• 2006년 외출주의 특성 붕괴 시간은 0.902(3)일/매거니튜드로 측정되었으며, 이는 이전 추정보다 현저히 짧았다.
• 외출주기 길이는 311–422일로 재평가되었으며, 이는 이전에 보고된 870일과 상충되며, 침체 상태 데이터에서 303(15)-일 주기의 광도파동이 이를 뒷받침하는 증거를 제공한다.
• 붕괴 시간과 최대 밝기 사이에 강한 정적 상관관계가 발견되었으며(slope d(dt/dm)/dm = 0.37(9)), 자기권 반경의 변동성을 시사한다.
• 복합 외출주 프로파일은 다양한 밝기 간격에서 붕괴 시간이 1.14(4)에서 0.56(5)일/매거니튜드로 변동함을 보여, 형태의 변동성을 확인한다.
• 2007년에 새로운 현상인 임시 주기적 진동(TPOs)이 발견되었다: 일정한 밝아짐 동안 주파수는 86에서 47 사이클/일로 감소하고 진폭은 0.06에서 0.10 매거니튜드로 증가하였다.
• TPOs는 완전한 외출주가 아닌 장기적인 밝아짐 중에 발생하였으며, 이는 빈약한 구름이 자기권 내에서 나선형으로 떨어지면서 조도를 받는 것과 관련된 것으로 보이며, 주파수는 비트 유형 조절을 통해 자전 주파수에 가까워졌다.