[논문 리뷰] The zoo of dwarf novae : illumination, evaporation and disc radius variation

J. M. Hameury, J. P. Lasota외 1명|arXiv (Cornell University)|1999. 11. 08.

Astrophysical Phenomena and Observations인용 수 14

한 줄 요약

이 논문은 열-점성 원판 불안정성 모형 내에서, 원반과 보조 항성의 조사, 그리고 증발에 의한 내원반 단절이 드워프 노바에서 관측된 다양한 활동 양상(장기 활동, 재발광, 슈퍼활동 유사 행동 등)을 어떻게 재현할 수 있는지 조사한다. 표준 점성 계수를 사용하면서도 조사 및 증발 효과를 통합함으로써, 조리개 불안정성이나 극단적 점성 계수 변화를 가정하지 않고도 복잡한 광도 곡선을 성공적으로 재현한다.

ABSTRACT

In the framework of the dwarf nova thermal-viscous disc instability model, we investigate the combined effects on the predicted dwarf nova lightcurves of irradiating the accretion disc and the secondary star and of evaporating the inner parts of the disc. We assume the standard values of viscosity. We confirm the suggestion by Warner (1998) that the large variety of observed outbursts' behaviour may result from the interplay of these three effects. We are able to reproduce light curves reminiscent of those of systems such as RZ LMi or EG Cnc. We can obtain long lasting outbursts, very similar to superoutbursts, without assuming the presence of a tidal instability.

연구 동기 및 목표

• 표준 열-점성 원반 불안정성 모형 내에서, 장기 활동과 재발광을 포함한 다양한 관측된 드워프 노바 활동 양상을 설명하기 위해.
• 원반과 보조 항성이 조사되는 것의 조합 효과가 원반 안정성과 광도 곡선 형태에 미치는 영향을 조사하기 위해.
• 증발에 의한 내원반 단절이 원반을 안정화시키고 재발생 주기 스케일을 어떻게 변화시키는지 평가하기 위해.
• 조리개 불안정성이나 극단적 점성 계수 변화를 가정하지 않고도 장기 활동과 슈퍼활동 유사 행동이 어떻게 나타날 수 있는지 탐색하기 위해.
• 광도 곡선 피팅으로 유도된 점성 계수 값의 전통적 해석을 도전하기 위해, 조사 및 증발이 이러한 효과를 모방할 수 있음을 보여주기 위해.

제안 방법

• 표준 $\alpha$-예측 점성법을 사용한 열-점성 원반 불안정성 모형을 이용한 드워프 노바 광도 곡선의 수치 모델링.
• 조사 효과 통합: 백색왜성에서 오는 복사에 의해 원반과 보조 항성이 조사되며, 국소 가열과 질량 이송 비율이 변화한다.
• 자기 모멘트 $2 \times 10^{30}$ G cm³를 기반으로 한 자기 단절 반경을 가정하여 내원반 증발 모델링.
• 시간에 따라 변화하는 유체역학 코드를 사용하여 원반 진화를 시뮬레이션하며, 보조 항성에서의 질량 이송과 백색왜성으로의 적축을 포함한다.
• 비판적 표면 밀도 기준을 적용하여 $t_{\text{rec}} = f M_{\text{crit}} / \dot{M}_{\text{tr}}$를 통해 원반 질량과 재발생 주기를 추정한다.
• 조사 수준, 내원반 반경, 점성 계수를 체계적으로 변화시켜 매개변수 공간을 탐색하고 관측된 광도 곡선을 재현한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 조리개 불안정성을 가정하지 않고도, 원반과 보조 항성의 조사가 U Gem 및 EG Cnc와 같은 시스템에서 관측된 장기 활동과 재발광을 설명할 수 있는가?
• RQ2 내원반 증발(단절)이 열-점성 모형에서 원반 안정성과 재발생 주기 스케일에 얼마나 큰 영향을 미치는가?
• RQ3 조사와 증발이 RZ LMi나 WZ Sge와 같은 극단적 행동을 보이는 시스템에서 원반 활동의 형태와 지속 시간에 어떻게 공동으로 영향을 미치는가?
• RQ4 조사를 포함할 경우 표준 점성 계수 값만으로도 정상 활동과 장기 활동이 번갈아 나타나는 현상을 재현할 수 있는가?
• RQ5 조사 및 증발을 고려할 경우 관측된 광도 곡선은 진정한 점성 계수 $\alpha$ 값에 대해 어떤 제약을 가하는가?

주요 결과

• 보조 항성의 조사는 활동 기간 동안 질량 이송을 증가시켜 U Gem(1985)의 장기 활동과 EG Cnc의 재발광을 설명할 수 있다.
• 증발에 의한 내원반 단절은 원반을 안정화시키며 장기 활동 후 반복적인 진동(바운스)을 억제하고 재발생 주기를 증가시키며, 원반 전체가 안정해지는 임계 내반경 이상에서 효과가 나타난다.
• 모델은 RZ LMi와 EG Cnc의 광도 곡선을 유사하게 재현하며, 슈퍼활동 이후 밀접하게 연결된 정상 활동이 반복되는 현상까지 재현할 수 있다. 이는 임의로 높은 $\alpha$를 가정할 필요 없이 가능하다.
• WZ Sge와 같은 장기 재발생 주기를 표준 $\alpha$ 값으로 재현할 수 있으며, 조사 및 원반 단절 효과를 포함할 경우 $\alpha < 10^{-4}$ 와 같은 극단적 값이 필요로 하지 않다.
• 재발생 주기 $t_{\text{rec}}$ 는 내반경만으로 자유롭게 조절할 수 없으며, 수치 모델은 $f \approx 0.1$ (비판적 질량의 10%)임을 보여주며, 달성 가능한 재발생 주기 범위가 제한됨을 시사한다.
• 광도 곡선 피팅을 통한 점성 계수 결정이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 복잡하다는 점을 제안하며, 조사 및 증발 효과가 극단적 $\alpha$ 값을 모방할 수 있음을 보여준다.