[논문 리뷰] The field high-amplitude SX Phe variable BL Cam: results from a multisite photometric campaign. II. Evidence of a binary - possibly triple - system

S. Fauvaud, J. P. Sareyan외 46명|arXiv (Cornell University)|2010. 04. 16.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 5인용 수 10

한 줄 요약

이 연구는 다중 현장 캠프를 통해 BL 자경대수성의 광도 변화 곡선을 분석하여 최대 밝기 시각의 관측값과 계산값의 차이(O-C)에 명백한 변동성을 확인하였다. 이러한 변동성은 이중성 또는 삼중성 별계의 증거로 해석되며, 짧은 기간 144.2일 조절은 약 0.7 AU 거리에 있는 질량이 큰 보조성체(0.46–1 M☉)의 존재를 시사하고, 장기적인 약 3400일 조절은 약 4.5 AU 거리에 있는 가능성이 있는 백색왜성 보조성체의 존재를 암시한다. 또한 주기적 증가율은 (161 ± 3) × 10⁻⁹ yr⁻¹로 관측되었다.

ABSTRACT

Short-period high-amplitude pulsating stars of Population I ($δ$ Sct stars) and II (SX Phe variables) exist in the lower part of the classical (Cepheid) instability strip. Most of them have very simple pulsational behaviours, only one or two radial modes being excited. Nevertheless, BL Cam is a unique object among them, being an extreme metal-deficient field high-amplitude SX Phe variable with a large number of frequencies. Based on a frequency analysis, a pulsational interpretation was previously given. aims heading (mandatory) We attempt to interpret the long-term behaviour of the residuals that were not taken into account in the previous Observed-Calculated (O-C) short-term analyses. methods heading (mandatory) An investigation of the O-C times has been carried out, using a data set based on the previous published times of light maxima, largely enriched by those obtained during an intensive multisite photometric campaign of BL Cam lasting several months. results heading (mandatory) In addition to a positive (161 $\pm$ 3) x 10$^{-9}$ yr$^{-1}$ secular relative increase in the main pulsation period of BL Cam, we detected in the O-C data short- (144.2 d) and long-term ($\sim$ 3400 d) variations, both incompatible with a scenario of stellar evolution. conclusions heading (mandatory) Interpreted as a light travel-time effect, the short-term O-C variation is indicative of a massive stellar component (0.46 to 1 M$_{\sun}$) with a short period orbit (144.2 d), within a distance of 0.7 AU from the primary. More observations are needed to confirm the long-term O-C variations: if they were also to be caused by a light travel-time effect, they could be interpreted in terms of a third component, in this case probably a brown dwarf star ($\geq$ 0.03 \ M$_{\sun}$), orbiting in $\sim$ 3400 d at a distance of 4.5 AU from the primary.

연구 동기 및 목표

• 표준 진동 모델을 초월한 BL Cam의 O-C도에서 장기 잔여 변동성을 조사하기 위해.
• 관측된 O-C 변동성이 내재된 별의 진화가 아닌 이중성 또는 다중성 별계의 궤도 운동에 기인한 것인지 확인하기 위해.
• 빛의 도달 시간 효과 모델링을 통해 알려지지 않은 보조성체의 궤도 파rameters를 제약하기 위해.
• 복잡한 진동 모드를 가진 희귀한 금속 빈도가 낮은 필드 SX Phe 별 BL Cam의 복수성 여부를 평가하기 위해.

제안 방법

• 다양한 현장에서 전문 및 아마추어 관측자들로부터 확보한 최대 밝기 시각의 종합적 데이터셋을 구축하였다.
• 안정된 진동 에프레미스 기반으로 계산된 시간과 관측된 최대 밝기 시각을 사용하여 O-C도를 구성하였다.
• 주기적 조절을 탐지하기 위해 O-C 잔차에 주파수 분석을 수행하였으며, 특히 단기 및 장기 신호에 초점을 맞추었다.
• 빛의 도달 시간 효과 모델을 적용하여 주기적 O-C 변동성을 알려지지 않은 보조성체의 궤도 운동으로 해석하였다.
• 주성진동체와 두 보조성체를 포함한 삼체 시스템을 가정하여 궤도 파rameters(주기, 질량 함수, 반진동)를 유도하였다.
• O-C 데이터의 오차 전파를 통해 주기성의 통계적 유의성을 Fourier 분석을 통해 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 진동 및 진화 효과를 초월한 BL Cam의 장기적 O-C 변동성의 원인은 무엇인가?
• RQ2 약 144.2일의 단기 O-C 조절은 질량이 큰 별 보조성체의 빛 도달 시간 효과로 설명될 수 있는가?
• RQ3 약 3400일의 장기적 O-C 변동성은 더 넓은 궤도에서 궤도를 도는 제3의 천체, 가능성이 있는 백색왜성과 일치하는가?
• RQ4 BL Cam 시스템에 존재하는 것으로 추정되는 보조성체의 성격과 궤도 구성은 어떠한가?
• RQ5 주기적 증가율 (161 ± 3) × 10⁻⁹ yr⁻¹은 시스템의 역학과 어떻게 관련되어 있는가?

주요 결과

• 144.2 ± 0.02일의 주기로 단기 O-C 변동성이 확인되었으며, 이는 약 0.7 AU 거리에 있는 질량이 큰 보조성체(0.46–1 M☉)의 빛 도달 시간 효과와 일치한다.
• 약 3400일(3390 ± 26 d)의 장기 O-C 변동성은 질량 ≥ 0.03 M☉인 보조성체, 가능성이 있는 백색왜성의 존재를 암시하며, 약 4.5 AU 거리에서 궤도를 도는 것으로 추정된다.
• 주 진동 주기의 장기적 증가율은 (4.41 ± 0.06) × 10⁻¹⁰ d⁻¹로 측정되었으며, 이는 (161 ± 3) × 10⁻⁹ yr⁻¹과 동일하다.
• 내부 보조성체의 영향으로 인한 주성의 속도 반진동은 약 15 km s⁻¹로 추정되며, 고신호대비비율 스펙트로스코피로 탐지 가능할 수 있다.
• 이 시스템은 삼중성계일 가능성이 높으며, 내부 이중성은 짧은 궤도 주기를 가지며, 외부 성체는 더 긴 궤도, 가능성이 있는 타원형 궤도를 가질 것으로 보인다.
• 관측된 O-C 변동성은 별의 진화 모델과 호환되지 않으며, 알려지지 않은 보조성체의 중력적 영향으로 인한 역학적 기원을 강력히 지지한다.