[논문 리뷰] Radial velocity monitoring of long period hot subdwarf + main sequence binaries with HERMES@Mercator

R. H. Østensen, H. Van Winckel|arXiv (Cornell University)|2011. 12. 05.

Astronomy and Astrophysical Research참고 문헌 5인용 수 5

한 줄 요약

이 연구는 메르카토르 망원경의 HERMES 분광계를 사용하여 장기 주기의 핫 서브드워프 + 주계열 별 이중성의 최초로 반사속도 모니터링을 수행하였으며, 궤도 주기는 491일에서 1200일 사이로 확인되었다. 결과적으로 이러한 시스템은 이중성 진화 모델의 예측보다 훨씬 긴 주기를 가지며, 이는 현재의 안정적 질량 이 trasfer 이론에 도전하는 바이다.

ABSTRACT

Population synthesis models predict that the majority of sdBs form through stable mass transfer leading to long period binaries. To date, about a hundred close short-period binaries with an sdB component have been found, but not a single long-period system has been established. We show preliminary results from our recent effort in determining orbits for a sample of long-period sdB systems using the HERMES spectrograph on the Mercator telescope.

연구 동기 및 목표

• 인구 합성 모델에서 예측되지만 관측적으로는 아직 확인되지 않은 장기 주기의 핫 서브드워프 + 주계열 별 이중성을 탐지하고 특성화하는 것.
• 첫 번째 거대행성 브랜치에서의 안정적 질량 이 trasfer가 후속 안정적 로흐 로브 오버플로우(pRLOF)를 통해 장기 주기 시스템을 형성한다는 가설을 검증하는 것.
• 고정밀 분광법을 이용해 이러한 시스템의 궤도 파rameter, 즉 주기, 반사속도 진폭, 시스템의 속도를 측정하는 것.
• 관측된 궤도 주기와 모델 예측 간의 괴리, 특히 약 100일 주변의 예측 최고점 근처에 시스템이 부재한 현상에 대한 평가.
• 장기 주기 sdB+MS 시스템에 대한 실증적 데이터를 제공함으로써 이중성 진화 모델의 제약 조건을 향상시키는 것.

제안 방법

• 1.0m 메르카토르 망원경에 장착된 HERMES 분광계를 사용하여 고해상도 분광측정을 수행하였으며, 분해능은 R = 85,000이고 파장 범위는 3770–9000 Å였다.
• 주계열 별 이중성의 반사속도는 Feige 66을 기준으로 유량 보정 및 연속체 보정을 위한 기준 별로 사용된 템플릿 별과의 교차상관을 통해 측정되었다.
• 반사속도 데이터에 비선형 최소 제곱 sine 피팅을 적용하여 궤도 해를 도출하였으며, 주기, 속도 진폭, 시스템의 속도의 세 가지 파rameter를 포함하였다.
• 주계열 별의 회전 브로드닝은 합성 스펙트럼을 회전 프로파일로 컨볼루션하여 일치가 이루어지도록 추정하였다.
• 다수의 관측 시즌에 걸쳐 시간 시리즈 관측을 수행하였으며, 주요 대상의 경우 기준 기간이 500일 이상 초과되었다.
• 분석을 위해 분광 데이터를 처리하여 기기의 드리프트를 보정하고 장기적 안정성을 확보하였으며, 이로 인해 속도 정밀도가 0.1 km/s 이하로 확보되었다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 장기 주기의 핫 서브드워프 + 주계열 별 이중성가 존재하는가? 만약 존재한다면 그 궤도 파rameter는 무엇인가?
• RQ2 관측된 궤도 주기는 pRLOF 모델에서 예측한 약 100일 주변의 피크와 어떻게 비교되는가?
• RQ3 장기 주기 sdB+MS 시스템에서 관측된 주기 분포와 예측된 주기 분포 간의 괴리 원인은 무엇인가?
• RQ4 스펙트럼의 주기적 속도 변화가 별의 진동 또는 회전 브로드닝에 의한 것인지 궤도 운동에 의한 것인지 어떻게 구별할 수 있는가?
• RQ5 측정된 속도 진폭과 시스템의 속도가 이러한 시스템의 질량 비율과 궤도 기울기를 어느 정도 제약하는가?

주요 결과

• 8개의 장기 주기 핫 서브드워프 + 주계열 별 이중성이 주기 491일에서 1200일 사이로 확인되었으며, 가장 긴 주기는 BD–7 ∘ 5977에서 1194일로 측정되었다.
• 검출된 가장 짧은 궤도 주기는 BD–11 ∘ 162에서 491 ± 3일이며, 반사속도 진폭은 7.9 ± 3 km/s였다.
• 주계열 별의 반사속도 진폭은 2.0에서 8.0 km/s 사이로 변동하였으며, 이는 넓은 궤도에서 낮은 질량의 동반성을 시사한다.
• BD+29 ∘ 3070의 경우, 예상치 못한 큰 교차상관 오차는 측정 노이즈가 아니라 회전선 브로드닝 때문으로 기인되었다.
• Feige 80의 광도 곡선 잔차는 실질적인 속도 변화를 시사하며, 이는 기기나 피팅 오차가 아니라 별의 진동 때문일 가능성이 높다.
• 관측된 주기 분포는 예측된 약 100일 주변의 피크보다 현저히 길며, 이는 현재의 pRLOF 모델이 질량 이 trasfer 효율성 또는 공통-envelope 탈출과 같은 핵심 파rameter 조정이 필요함을 시사한다.