[논문 리뷰] Post common envelope binaries from SDSS. II: Identification of 9 close binaries with VLT/FORS2

M. R. Schreiber, B. T. Gänsicke외 3명|Warwick Research Archive Portal (University of Warwick)|2007. 09. 28.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 35인용 수 33

한 줄 요약

이 연구는 VLT/FORS2 및 Magellan/Clay 분광법을 사용하여 26개의 희미한 백색왜성/주계열성(WDMS) 이중성 중에서 9개의 공통-envelope 이후 이중성(PCEB)을 특정하였으며, ≥3σ의 유의수준에서 운동속도 변화를 검출하였다. 결과적으로 이 샘플에서 PCEB 비율은 약 35%로 나타났으며, 두 시스템의 궤도주기는 각각 9.17시간과 17.48시간으로 측정되어, 밀접한 이중성 진화를 탐색하는 매우 효율적인 방법임을 보여주었다.

ABSTRACT

The Sloan Digital Sky Survey turned out to be very efficient in identifying white dwarf/main sequence binaries (WDMS). The population of WDMS systems consists of wide systems whose stellar components evolve like single stars and - more interesting in the context of close binary evolution - PCEBs. We pursue a large-scale follow-up survey to identify and characterise the PCEBs among the WDMS binaries that have been found with SDSS. We use a two-step strategy with the identification of PCEBs among WDMS in the first and orbital period determinations in the second phase. Here we present first results of our VLT/FORS2 pilot-study that has the target of identifying the PCEBs among the fainter (g>~18.5) SDSS-WDMS. From published SDSS catalogues we selected 26 WDMS targets to be observed with VLT/FORS2. Using a spectral decomposition/fitting technique we determined the white dwarf effective temperatures and surface gravities, masses, and secondary star spectral types for all WDMS in our sample. We used the NaI 8183.27,8194.81 doublet to measure radial velocity variations of our targets and performed additional follow-up spectroscopy using Magellan-Clay/LDSS3 of two systems showing significant radial velocity variations. Among the 26 WDMS systems we find 9 strong PCEB candidates showing clear (>=3sigma) radial velocity variations and we estimate the fraction of PCEBs among SDSS WDMS to be ~35%. We find indications for a dependence of the relative number of PCEBs among SDSS-WDMS on the spectral type of the secondary star. These results are subject to small number statistics and need to be confirmed by additional observations. For two of the identified PCEB candidates, SDSSJ1047+0523 and SDSSJ1414-0132, we measured the orbital periods to be 9.17hrs and 17.48hrs respectively.

연구 동기 및 목표

• 희미한 SDSS 백색왜성/주계열성(WDMS) 이중성 중에서 공통-envelope 이후 이중성(PCEB)을 특정하기.
• 운동속도 변화를 이용하여 SDSS WDMS 샘플에서 PCEB 비율을 결정하기.
• 다중 에포크 분광법을 사용하여 확인된 PCEB 후보의 궤도주기를 측정하기.
• 보조성의 스펙트럼 유형에 따른 PCEB 빈도의 의존성 평가하기.
• 밀접한 이중성 진화 이론 모델에 대한 관측적 제약 조건 제공하기.

제안 방법

• ESO-VLT/FORS2를 서비스 모드로 사용하여, g ≥ 18.5인 26개의 희미한 SDSS WDMS 이중성을 선택하여 분광학적 후속 관측 수행.
• 적어도 하루 이상 간격을 두고 각 대상에 대해 두 개의 스펙트럼을 확보하여 Na I λλ8183.27,8194.81 이중선을 이용해 운동속도 변화 탐지.
• 스펙트럼 분해 및 피팅을 수행하여 백색왜성의 효과온도, 표면중력, 질량 및 보조성의 스펙트럼 유형 결정.
• 운동속도 변화가 뚜렷한 두 시스템에 대해 Magellan-Clay/LDSS3를 이용한 추가 후속 분광학 관측 수행.
• 운동속도 변화를 이용해 궤도주기를 추정하고 시스템을 PCEB 후보로 분류.
• 통계적 분석을 적용하여 PCEB 비율을 추정하고 보조성의 스펙트럼 유형에 따른 의존성 평가.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 희미한 SDSS WDMS 이중성 중에서 공통-envelope 이후 이중성(PCEB)은 어느 정도의 비율을 차지하는가?
• RQ2 희미한 WDMS 시스템에서 Na I 이중선의 운동속도 변화는 PCEB 후보를 신뢰성 있게 식별할 수 있는가?
• RQ3 최근 식별된 PCEB 후보의 궤도주기는 무엇인가?
• RQ4 보조성의 스펙트럼 유형에 따라 PCEB 빈도에 의존성이 있는가?
• RQ5 SDSS WDMS 샘플에서 PCEB를 식별하는 데 있어 이중단계 분광학적 후속 관측 전략은 얼마나 효율적인가?

주요 결과

• ≥3σ 운동속도 변화 기반으로 26개의 관측된 WDMS 이중성 중 9개의 강력한 PCEB 후보를 특정하였다.
• SDSS WDMS 샘플에서 PCEB로 추정되는 비율은 약 35%이며, 통계적 오차는 ±12%이다.
• SDSS J1047+0523과 SDSS J1414–0132에 대해 각각 9.17시간과 17.48시간의 궤도주기를 측정하였다.
• 보조성의 스펙트럼 유형에 따른 PCEB 빈도의 의존성이 있음을 시사하는 증거가 있으나, 이는 소수의 통계에 기반한다.
• 이 조사 방법은 PCEB 식별에 매우 효율적이었으며, 밀착된 이중성 진화 모델을 검증하기 위한 핵심 관측적 파rameter를 제공하였다.
• 스펙트럼 피팅을 통해 샘플 내 모든 WDMS 시스템의 효과온도, 표면중력, 질량 및 스펙트럼 유형을 도출하였다.