[논문 리뷰] Post common envelope binaries from SDSS. IV: SDSSJ121258.25-012310.1, a new eclipsing system

A. Nebot Gómez-Morán, A. Schwope외 9명|Americanae (AECID Library)|2009. 01. 14.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 32인용 수 27

한 줄 요약

이 논문은 8.06시간의 궤도 주기와 23분의 일식 지속 시간을 가진 새로운 일식 후 공통 외피 이중성(PCEB)인 SDSSJ121258.25–012310.1의 발견과 상세한 특성 분석을 제시한다. 다중 대역 광도 측정, 스펙트로스코피 및 광선도 모델링을 통해 저자들은 시스템이 0.46–0.48 M⊙의 백색왜성과 0.26–0.29 M⊙의 M4형 주계열 항성으로 구성되어 있으며, 거리가 230±20 pc로 추정되며, 공통 외피 탈출 이후 초기 진화 단계에 있을 가능성이 높다고 밝힌다.

ABSTRACT

From optical photometry we show that SDSSJ121258.25-012310.1 is a new eclipsing, post common-envelope binary with an orbital period of 8.06 hours and an eclipse length of 23 minutes. We observed the object over 11 nights in different bands and determined the ephemeris of the eclipse to HJD_mid = 2454104. 7086(2) + 0.3358706(5) x E, where numbers in parenthesis indicate the uncertainties in the last digit. The depth of the eclipse is 2.85 +/- 0.17 mag in the V band, 1.82 +/- 0.08 mag in the R band and 0.52 +/- 0.02 mag in the I band. From spectroscopic observations we measured the semi-amplitude of the radial velocity K_2 = 181 +/- 3 km/s for the secondary star. The stellar and binary parameters of the system were constrained from a) fitting the SDSS composite spectrum of the binary, b) using a K-band luminosty-mass relation for the secondary star, and c) from detailed analyses of the eclipse light curve. The white dwarf has an effective temperature of 17700 +/- 300 K, and its surface gravity is logg =7.53 +/- 0.2. We estimate that the spectral type of the red dwarf is M4 +/- 1 and the distance to the system is 230 +/- 20 parsec. The mass of the secondary star is estimated to be in the range Msec = 0.26-0.29 Msun, while the mass of the white dwarf is most likely Mwd = 0.46-0.48 Msun. From an empirical mass-radius relation we estimate the radius of the red dwarf to be in the range 0.28-0.31 Rsun, whereas we get Rwd = 0.016-0.018 Rsun from a theoretical mass-radius realation. Finally we discuss the spectral energy distribution and the likely evolutionary state of SDSS1212-0123.

연구 동기 및 목표

• SDSS 조사에서 새로운 일식 후 공통 외피 이중성(PCEB)을 식별하고 특성 분석하기.
• 다중 대역 광도 측정과 스펙트로스코피를 이용하여 백색왜성과 저질량 주계열 항성의 기본 항성 파rameter를 결정하기.
• 냉각 궤적과 중력파 모델을 활용하여 시스템의 진화 역사와 향후 진화를 제약하기.
• 관측된 PCEB 파rameter를 이론적 예측과 비교하여 인구 합성 모델을 검증하기.

제안 방법

• 11개의 야간에 걸쳐 V, R, I 대역에서 시간 해상도가 높은 차별 광도 측정을 수행하여 궤도 주기와 일식 깊이를 측정한다.
• 스펙트로스코픽 관측에서의 도플러 속도 측정을 통해 보조 항성의 반진폭(K₂ = 181 ± 3 km/s)을 유도한다.
• SDSS 복합 스펙트럼에 적합을 적용하여 백색왜성의 효율 온도(T_eff = 17,700 ± 300 K)와 표면 중력(log g = 7.53 ± 0.2)를 추정한다.
• K-대역 광도-질량 관계를 적용하여 보조 항성의 질량(0.26–0.29 M⊙)을 추정한다.
• 세부 일식 광선도 코드를 사용하여 I-대역 광선도를 모델링하여 궤도 기울기(i > 82°)와 질량 비율을 결정한다.
• 중력파만을 각운동량 손실 메커니즘으로 간주하여 공통 외피 이후 진화를 재구성하여 初기 궤도 주기(P_CE ≈ 8.07 hr)를 추론한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 최근 발견된 일식 PCEB인 SDSSJ121258.25–012310.1의 궤도 및 항성 파rameter는 무엇인가?
• RQ2 이 시스템의 백색왜성은 어떤 진화 상태에 있으며, 냉각 연령은 얼마인가?
• RQ3 현재 시스템의 궤도 주기는 공통 외피 이후 주기와 비교해 볼 때 각운동량 손실에 대해 어떤 의미를 갖는가?
• RQ4 이 시스템은 그 진화 스케일을 고려할 때 초신성 변이체의 원천으로서 대표성이 있는가?

주요 결과

• 시스템의 궤도 주기는 0.3358706(5)일(8.06시간)이며, 일식 지속 시간은 23분이며, 중간 일식 일식일은 HJD = 2454104.7086(2) + 0.3358706(5) × E로 기록된다.
• V-대역에서의 일식 깊이는 2.85 ± 0.17 mag, R-대역에서는 1.82 ± 0.08 mag, I-대역에서는 0.52 ± 0.02 mag이다.
• 백색왜성의 효율 온도는 17,700 ± 300 K이며 표면 중력은 log g = 7.53 ± 0.2로, 질량 0.46–0.48 M⊙ 및 반지름 0.016–0.018 R⊙와 일치한다.
• 보조 항성은 M4형 항성으로 질량 0.26–0.29 M⊙, 반지름 0.28–0.31 R⊙이며, 경험적 질량-반지름 관계에 기반한다.
• 시스템은 거리 230 ± 20 파섹에 위치하며, 시스템의 속도는 17 ± 3 km/s이다.
• 공통 외피 이후 궤도 주기는 약 8.07시간로 추정되며, 시스템은 약 1.8 × 10^10년 후에 초신성 변이체로 진화할 것으로 예측되며, 이는 현재의 CV 인구를 대표하지 않는다는 것을 시사한다.