[논문 리뷰] Post common envelope binaries from the SDSS. VI. SDSS J120615.73+510047.0: a new low accretion rate magnetic binary

A. Schwope, A. Nebot Gómez-Morán외 2명|Warwick Research Archive Portal (University of Warwick)|2009. 03. 31.

Astrophysical Phenomena and Observations참고 문헌 39인용 수 27

한 줄 요약

이 논문은 SDSS J120615.73+510047.0을 제9개의 알려진 프리폴라르 이중성으로 제시하며, 늦은 유형의 M3–M4 주계열 별에서 바람을 통한 흡착으로 매우 낮은 비율 ∼10⁻¹⁴ M⊙ yr⁻¹로 자기장이 있는 백색왜성에 물질을 흡착하는 시스템이다. 이 시스템은 108 MG 자기장에서 약 1 keV에 순환형 고도를 보이며, 거리는 360–420 pc이고 궤도 주기는 약 200–270분이다. 이는 저흡착률 자기장 이중성의 별개의 클래스가 존재하며, 폴라르와 흡착하지 않는 자기장이 있는 백색왜성 사이의 진화적 연결 고리일 수 있음을 뒷받침한다.

ABSTRACT

We report the discovery of the ninth pre-polar, consisting of a late-type ZAMS secondary and a magnetic white dwarf. The white dwarf accretes at extreme low rate, dot{M} ~ 10**-14 Msun/yr, from the wind of the companion donor star. The source was found in our systematic search for WD/MS binaries within SDSS/SEGUE. Based on seven Sloan-spectra we estimate a binary period of ~200, 230, or 270 min. The UV to IR spectral energy distribution was decomposed into a dM3-dM4 ZAMS secondary and a cool white dwarf, ~9000 K, which consistently imply a distance between 360 and 420 pc. The optical spectrum displays one pronounced cyclotron hump, likely originating from a low-temperature plasma, ~1 keV, in a field of 108 MG. We comment on the evolutionary link between polars and pre-polars.

연구 동기 및 목표

• SDSS/SEGUE 조사에서 저흡착률 자기장 이중성(프리폴라르)의 새로운 사례를 식별하고 특성화하기.
• 다중 시점 스펙트로스코피와 스펙트럼 에너지 분포 모델링을 통해 SDSS J120615.73+510047.0의 궤도 주기, 거리, 구성 성분 특성의 결정하기.
• 이중성의 진화 상태를 조사하고, 공통대류 후 이중성에서 자기장이 있는 백색왜성의 형성과 진화에 대한 함의를 밝히기.
• 프리폴라르와 흡착하지 않는 자기장이 있는 백색왜성 사이의 연결 고리를 탐색하며, WD/MS 이중성 샘플에서 이러한 시스템의 관측 부족을 설명하기.
• 자기장 브레이킹 정지 또는 다른 각운동량 손실률이 긴 궤도 주기에서의 냉각된 백색왜성 존재를 설명할 수 있는지 검증하기.

제안 방법

• 2008년 3월 9–10일에 획득한 일곱 개의 개별 SDSS/SEGUE 스펙트럼을 분석하여 NaI 双성선의 라디얼 속도 변화를 측정하고 궤도 운동을 추론하기.
• 라디얼 속도 측정치를 케플러 궤도 모델에 맞춰 위상 처리하여 궤도 주기를 추정하였으며, 약 200, 230, 또는 270분의 후보 주기를 도출하였다.
• 광학(_SDSS_), 근적외선(2MASS), 자외선(GALEX)의 광도 데이터를 사용한 스펙트럼 에너지 분포(Spectral Energy Distribution, SED) 피팅과 함께, 별 템플릿(dM3–dM4 ZAMS 및 M3–M4 LHS 별)을 활용.
• DA 모델 대기(8000–9000 K)를 사용하여 백색왜성 성분을 모델링하고, 순환형 방출 특징을 통해 자기장 강도와 플라즈마 온도를 추정하기.
• 스펙트럼 분해를 통해 백색왜성 연속기와 순환형 고도를 분리하였으며, 고도는 108 MG 자기장 내에서 저온 플라즈마(약 1 keV)의 방출로 해석되었다.
• dM4 템플릿 스펙트럼의 복사계수 스케일링을 통한 거리 추정으로 dMS = 420 ± 120 pc를 도출하였으며, SED 모델링 및 광도 데이터와 일치하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 SDSS J120615.73+510047.0의 궤도 주기와 라디얼 속도 변화는 무엇이며, 이는 이중성 시스템의 역학을 어떻게 제약하는가?
• RQ2 이 시스템의 백색왜성과 M형 주계열 별의 물리적 매개변수(온도, 빛의 세기, 자기장 강도)는 무엇인가?
• RQ3 유사한 궤도 주기에서 자기장이 있는 초신성변량의 이론적 기대치와 비교할 때, 극도로 낮은 흡착률(약 10⁻¹⁴ M⊙ yr⁻¹)은 어떻게 평가되는가?
• RQ4 이 시스템은 프리폴라르와 폴라르 이중성 순서의 관점에서 어떤 진화적 의미를 지니며, 특히 자기장 브레이킹과 각운동량 손실에 관해 어떻게 설명되는가?
• RQ5 왜 흡착하지 않는 자기장이 있는 백색왜성은 WD/MS 이중성 조사에서 부족하게 관측되는가? 그리고 이러한 시스템이 빠진 자기장이 있는 백색왜성 문제를 해결하는 데 기여할 수 있는가?

주요 결과

• SDSS J120615.73+510047.0 시스템은 자기장이 있는 백색왜성이 극도로 낮은 비율 ∼10⁻¹⁴ M⊙ yr⁻¹로 흡착하는 프리폴라르 이중성으로 확인되었다.
• 라디얼 속도 변화의 분석을 통해 세 가지 가능한 궤도 주기 ∼200, 230, 또는 270분이 도출되었으며, 이는 일곱 개의 시점에서의 NaI 이중선 변화에 기반한다.
• 스펙트럼 에너지 분포 피팅과 dM4 ZAMS 템플릿의 복사계수 스케일링을 통해 시스템까지의 거리는 360–420 pc로 추정되었다.
• 백색왜성의 유효 온도는 약 9000 K이며, 약 1 keV에서 관측된 순환형 고도를 통해 약 108 MG의 자기장 강도가 유추되었다.
• 강력한 자기장 내에서 저온 플라즈마(약 1 keV)의 방출로 설명되는 단일하고 뚜렷한 순환형 고도가 관측되어, 프리폴라르 시스템의 특징적인 특성이다.
• 낮은 흡착률은 활성적인 늦은 유형의 보조성분에서의 바람 흡착과 일치하며, 이는 시스템이 로치 로브 오버플로우 상태가 아니며, 공통대류 후 이중성의 별개의 진화 단계일 수 있음을 시사한다.