[논문 리뷰] The nearby eclipsing stellar system delta Velorum. II. First reliable orbit for the eclipsing pair

T. Pribulla, A. Mérand외 9명|HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe)|2010. 12. 29.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 11

한 줄 요약

이 연구는 고해상도 분광학 및 광도계 광력 곡선을 이용하여 근처 다중성계인 δ Velorum의 total eclipse를 보이는 이중성의 첫 번째 신뢰할 수 있는 분광학적 궤도를 제시한다. 정밀한 질량(2.53±0.11 M⊙ 및 2.37±0.10 M⊙), 반지름 및 궤도 파rameter를 결정하여, 별들이 빠르게 회전하고 주계열을 벗어난 상태임을 밝혀내었으며, 추정 연령은 약 ~400 Myr이다.

ABSTRACT

Context. The nearby multiple system delta Velorum contains a widely detached eclipsing binary and a third component. Aims. We take advantage of this system offering the opportunity to determine the set of fundamental parameters (masses, luminosities, and radii) of three coeval stars with sufficient precision to test models of stellar evolution. Methods. Extensive high-resolution spectroscopy is analyzed by the broadening function technique to provide the first spectroscopic orbit of the eclipsing pair. Simultaneous analysis of the spectroscopic data and the SMEI satellite light curve is performed to provide astrophysical parameters for the components. We use a modified Roche model assuming an eccentric orbit and asynchronous rotation. Results. The observations show that components of the eclipsing pair rotate at about two-thirds of the break-up velocity, which excludes any chemical peculiarity and results in a non-uniform surface brightness. Although the inner orbit is eccentric, no apsidal motion is seen during the SMEI photometric observations. For the inner orbit, the orbital parameters are eccentricity e = 0.29, longitude of the periastron passage omega = 109 degrees, and inclination 89.0 degrees. Conclusions. Component's masses MAa = 2.53+/-0.11 Msun, MAb = 2.37+/-0.10 Msun and MB = 1.5 Msun combined with inferred radii of Aa and Ab components indicate that the eclipsing pair has already left the Main sequence and the estimated age of the system is about 400 Myr.

연구 동기 및 목표

• δ Velorum의 total eclipse 이중성 성분의 기본 천체물리적 파rameter를 고정밀도로 결정하기 위해.
• 이전 분광학적 및 광도계 데이터의 제한적이고 일관성 없는 성격으로 인해 오랫동안 애매시되어 온 시스템의 궤도 및 물리적 파rameter의 모순을 해결하기 위해.
• 근처 시스템 내에서 동시대인 세 별에 대해 정확한 질량, 반지름 및 효율 온도를 확보함으로써 별진화 모델을 시험하기 위해.
• 빠른 회전이 성분의 표면 밝기 및 온도 분포에 미치는 영향을 조사하기 위해.
• 시기 및 광도계 데이터를 활용하여 넓은 시각 이중성 AB의 궤도 해법을 개선하기 위해.

제안 방법

• 넓은 브로드닝 함수 기법을 사용하여 고해상도 échelle 분광학을 확보하고, 라디얼 속도를 추출하며, 겹쳐진 선형 프로파일을 해소하기 위해.
• 분광학적 데이터와 SMEI 위성 광도계 광력 곡선을 동시에 모델링하여 궤도 요소 및 별의 파rameter를 제약하기 위해.
• 비대칭 회전과 타원 궤도를 고려한 수정된 Roche 모델을 적용하여 왜곡되고 빠르게 회전하는 성분을 기술하기 위해.
• von Zeipel 정리에 따라 회전 조절에 의해 유도되는 비균일한 표면 온도 분포를 예측하기 위해.
• 개별 성분 스펙트럼을 고립하고 파rameter 결정을 향상시키기 위해 푸리에 분리 기법을 활용하기 위해.
• 다중 시점 광도계 및 분광학 데이터를 비교하여 Rossiter-McLaughlin 효과 및 궤도 기울기를 평가하기 위해.

Figure 1: Detrended and filtered (removing obvious outliers) SMEI LC of $\delta$ Vel. The data were phased using the following ephemeris for the periastron passage: To = HJD 2 452 528.950 + 45.15023 $\times E$ (see Table 2 ). Only data from 2003-2006 are plotted.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 δ Velorum의 total eclipse 이중성 성분의 정밀한 궤도 요소는 무엇인가? 특히 타원도, 근점의 장위도, 기울기 등.
• RQ2 성분의 질량과 반지름은 시스템의 진화 상태 및 연령을 어떻게 제약하는가?
• RQ3 빠른 회전은 별의 표면 밝기 및 온도 분포에 어느 정도의 영향을 미치는가?
• RQ4 타원 궤도와 비동기적 회전을 고려한 수정된 Roche 기하학을 사용하여 관측된 광력 곡선 및 분광학적 데이터를 일관되게 모델링할 수 있는가?
• RQ5 세 번째 성분(B)은 관측된 스펙트럼 선에 어떤 기여를 하는가? 정확한 파rameter 결정을 위해 어떻게 분리할 수 있는가?

주요 결과

• total eclipse 이중성의 궤도 타원도는 e = 0.290, 근점의 장위도는 ω = 109°, 기울기는 i = 89.0°이며, 이는 거의 모서리에서 관측되는 궤도임을 나타낸다.
• 성분 질량은 M_Aa = 2.53 ± 0.11 M⊙ 및 M_Ab = 2.37 ± 0.10 M⊙로 결정되었으며, 제3성분 B의 질량은 약 1.5 M⊙이다.
• 주성분과 보조성분은 각각 탈구 속도의 56%와 62%로 회전하여 심한 왜곡과 비균일한 표면 밝기를 유도한다.
• 회전 조절 및 von Zeipel 효과로 인해 Aa의 효율 온도 범위는 9220–9780 K, Ab는 9280–9880 K로 예측된다.
• 비록 타원 궤도를 지녀도 SMEI 광도계 모니터링 기간 동안 압축 운동(apsidal motion)은 관측되지 않았다.
• 시스템의 추정 연령은 약 ~400 Myr이며, 질량과 반지름에 의해 주계열을 벗어난 것으로 나타나, 이와 일치한다.

Figure 2: Broadening functions close to the principal phases (counted from the primary eclipse, with the secondary occurring at phase 0.436): 0.142 (maximum separation of the components), 0.441 (end of the secondary eclipse), 0.800 (maximum separation of the components), and 0.997 (beginning of the