[논문 리뷰] Orbital and physical parameters of eclipsing binaries from the All-Sky Automated Survey catalogue - X. Three high-contrast systems with secondaries detected with IR spectroscopy

K. G. Hełminiak, Andreï Tokovinin외 14명|arXiv (Cornell University)|2018. 12. 11.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 111인용 수 5

한 줄 요약

이 연구는 All-Sky Automated Survey의 복합 광도 측정과 고해상도 적외선 및 가시광선 스펙트로스코피를 결합하여 세 개의 고대비 쌍성일식 쌍성—ASAS J052743-0359.7, J065134-2211.5, J073507-0905.7—에 대한 정밀한 궤도 및 물리적 파라미터를 제시한다. 주요 기여는 적외선 스펙트로스코피를 통해 이전에 가시광선 스펙트럼에서 감지되지 않았던 냉각된, 저질량의 보조 성분을 성공적으로 탐지하고 라디얼 속도를 측정한 데 있다. 이를 통해 이전에 분광쌍성으로 감지되지 않았던 시스템의 정확한 질량과 반지름을 도출할 수 있었다.

ABSTRACT

We present results of the combined photometric and spectroscopic analysis of three detached eclipsing binaries, which secondary components are not visible or very hard to identify in the optical spectra - ASAS J052743-0359.7, ASAS J065134-2211.5, and ASAS J073507-0905.7. The first one is a known visual binary ADS 4022, and we found that it is a quadruple system, composed of two spectroscopic binaries, one of which shows eclipses. None of the systems was previously recognized as a spectroscopic binary. We collected a number of high-resolution optical and IR spectra to calculate the radial velocities (RVs) and later combined them with MITSuME and ASAS photometry. The IR spectra were crucial for secure identification of the cooler components' lines. RV measurements were done with the TODCOR technique, and RV curves modelled with our own procedure V2FIT. Light curve modelling was performed with JKTEBOP and PHOEBE codes. Temperatures and metallicities of two systems were estimated from spectra. For the ADS 4022 system we also used the archival WDS data and new SOAR observations in order to derive the orbit of the visual pair for the first time. Ages were estimated by comparing our results with PARSEC isochrones. The eclipsing pair A052743 A ($P=5.27$ d) is composed of a 1.03(6) M$_\odot$, 1.03(2) R$_\odot$ primary and a 0.60(2) M$_\odot$, 0.59(2) R$_\odot$ secondary. The components of the $P=21.57$ d non-eclipsing pair B likely have masses in between the two eclipsing components, and both pairs are on a $\sim$188 yr orbit around their common centre of mass. The system A065134 ($P=8.22$ d) consists of a 0.956(12) M$_\odot$, 0.997(4) R$_\odot$ primary and a 0.674(5) M$_\odot$, 0.690(7) R$_\odot$ secondary. Finally, A073507 ($P=1.45$ d), which consists of a 1.452(34) M$_\odot$, 1.635(12) R$_\odot$ primary and a 0.808(13) M$_\odot$, 0.819(11) R$_\odot$ secondary, is likely a PMS system.

연구 동기 및 목표

• 가시광선 스펙트럼에서 감지되지 않는 희미하고 냉각된 보조 성분을 지닌 세 개의 고대비 일식쌍성의 정밀한 궤도 및 물리적 파라미터를 결정하기 위해.
• 저질량, 늦은형 항성의 분광쌍성에서의 식별 과제를 해결하기 위해 적외선 스펙트로스코피를 활용하여 냉각된 성분의 탐지 및 라디얼 속도 측정을 수행하기 위해.
• 빛의 변화 곡선과 라디얼 속도 곡선을 모델링하여 이 시스템 성분들의 질량, 반지름, 온도, 금속성도를 유도하기 위해.
• 계열적 배치와 잠재적인 원형쌍성 행성계를 포함한 시스템의 천체역학적 구조를 조사하기 위해.
• 특히 한 시스템에서 주계열 이전 특성을 식별하기 위해 시스템의 진화 상태를 평가하기 위해.

제안 방법

• Subaru/IRCS, CTIO-1.5m/CHIRON, Euler/CORALIE, MPG-2.2m/FEROS, OAO-188/HIDES, TNG/HARPS-N 등 다양한 망원경을 이용해 고해상도 가시광선 및 적외선 스펙트럼을 수집하였다.
• TODCOR 기법을 적용하여 스펙트로스코픽 데이터에서 라디얼 속도를 측정하였으며, 이는 희미하고 냉각된 보조 성분의 탐지에 기여하였다.
• MITSuME와 ASAS 광도 측정 데이터를 라디얼 속도 측정과 융합하여 빛의 변화 곡선과 궤도 해법을 모델링하였다.
• 라디얼 속도 곡선에 대한 피팅에는 V2FIT 코드를, 빛의 변화 곡선 모델링에는 JKTEBOP 및 PHOEBE를 사용하여 항성 파라미터를 유도하였다.
• 특히 냉각된 성분에 대해 적외선 스펙트럼을 활용하여 유효 온도와 금속성을 추정하였다.
• ADS 4022 시스템의 경우, 기록된 WDS 자료와 새로운 SOAR 관측 자료를 활용하여 시각쌍성의 천체측량 궤도를 최초로 유도하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 가시광선 스펙트럼에서 감지되지 않는 냉각된, 저질량의 보조 성분을 고대비 일식쌍성에서 적외선 스펙트로스코피로 신뢰성 있게 탐지하고 라디얼 속도를 측정할 수 있는가?
• RQ2 이 세 고대비 시스템 성분들의 정밀한 질량, 반지름, 온도, 금속성도는 무엇인가?
• RQ3 이 시스템들은 천체역학적으로 안정적인가? 그리고 상호 궤도를 도는 다중 항성 쌍이 포함된 계열적 배치를 보이는가?
• RQ4 ASAS J073507-0905.7 시스템은 주계열 이전 진화 상태와 일치하는가? 이를 뒷받침하는 증거는 무엇인가?
• RQ5 유도된 파라미터는 저질량, 늦은형 항성에 대해 어떤가요?

주요 결과

• ASAS J052743-0359.7 A는 5.27일 주기의 분리형 일식쌍성으로, 1.03(6) M⊙의 주성과 0.60(2) M⊙의 보조 성분으로 구성되어 있으며, 반지름은 각각 약 1.03 R⊙와 0.59 R⊙이다.
• ASAS J065134-2211.5 시스템은 8.22일 주기이며, 0.956(12) M⊙의 주성과 0.674(5) M⊙의 보조 성분으로 구성되어 있으며, 반지름은 각각 0.997(4) R⊙와 0.690(7) R⊙이다.
• ASAS J073507-0905.7는 1.45일 주기의 단기 일식쌍성으로, 1.452(34) M⊙의 주성과 0.808(13) M⊙의 보조 성분을 지닌다. 반지름은 각각 약 1.635 R⊙와 0.819 R⊙이며, 주계열 이전 시스템일 가능성이 높다.
• 모든 세 시스템이 완전한 보조 일식을 보이며, 이는 높은 궤도 기울기를 나타낸다.
• ASAS J052743-0359.7 시스템은 4중성 시스템이다. 일식쌍성인 A 쌍(주기 5.27일)과 일식하지 않는 B 쌍(주기 21.57일)은 공통으로 188년 주기의 궤도를 도는 데, 둘 다 분광쌍성이며, 이는 분광쌍성의 특성을 지닌다.
• 이 연구는 적외선 스펙트로스코피가 냉각된, 저질량 항성의 라디얼 속도 탐지에 있어 결정적인 역할을 한다는 것을 입증하였으며, 이는 이전에 분광쌍성으로 감지되지 않았던 시스템의 천체역학적 질량과 반지름 유도에 기여하였다.