[论文解读] A deep survey for symbiotic stars in the Magellanic Clouds - 1. Methodology and first discoveries in the SMC

Krystian Iłkiewicz, J. Mikołajewska+4 more|arXiv (Cornell University)|Nov 16, 2018

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 1被引用 4

一句话总结

本研究采用Hα和He ii 4686滤镜进行深度窄带巡天，以在大麦哲伦云（SMC）中探测共生星（SySt），通过聚焦SySt中常见的发射线，实现了高效率。该方法成功识别出三颗新的SySt，其中包括一颗表现出神秘变异性状的恒星，暗示其在轨道近日点通过期间质量转移增强。

ABSTRACT

We have initiated a survey aimed at locating a nearly complete sample of classical symbiotic stars (SySt) in the Magellanic Clouds. Such a sample is nearly impossible to obtain in the Milky Way, and is essential to constrain the formation, evolution and demise of these strongly interacting, evolved binary stars. We have imaged both Clouds in Halpha and He II 4686 narrow-band filters deeply enough to detect all known symbiotic stars. While He II 4686 is not present in all SySt, our method should yield a high success rate because the mimics of SySt are not as likely as true symbiotics to show this emission line. We demonstrate the viability of our method through the discovery and characterization of three new SySt in the Small Magellanic Cloud: 2MASS J00411657-7233253, 2MASS J01104404-7208464 and 2MASS J01113745-7159023. Enigmatic variability was observed in 2MASS J01113745-7159023, where changes in the amplitude of its quasi-periodic variability may suggest an enhanced mass transfer rate during a periastron passage on an elliptical orbit. 2MASS J01104404-7208464 is an ellipsoidal variable with an orbital period of 403d.

研究动机与目标

• 为克服银河系中SySt样本不完整且距离不确定的问题，通过在大、小麦哲伦云中搜寻近乎完整的样本。
• 应对以往巡天成功率低的挑战，避免在非SySt模拟源上浪费光谱观测时间。
• 开发并验证一种结合Hα与He ii 4686窄带成像的方法，以高效分离真实的共生星。
• 在SMC中识别并表征具有高光度与光谱保真度的新SySt。
• 为在河外星系中检测SySt提供一种稳健且可扩展的方法，以检验双星演化模型。

提出的方法

• 使用Swope 1.0m望远镜对SMC进行深度成像，采用Hα与He ii 4686窄带滤镜，以及R和B波段的宽波段。
• 将450秒的窄带曝光与45秒的宽带曝光叠加，达到约18.5等的极限星等。
• 通过Astrometry.net进行天体测量校准，并使用SWarp组合图像以提高源检测能力。
• 利用PSFEx与SExtractor进行点扩散函数（PSF）测光，提取精确星等。
• 基于颜色标准筛选SySt候选体：He ii − B < −0.1 mag 且 Hα − R < −1.0 mag，对应于10 Å与100 Å的发射线等效宽度。
• 通过光谱后续观测确认候选体，并检测到Raman散射的O vi 6825 Å谱线，这是SySt的典型特征。

实验结果

研究问题

• RQ1 结合Hα与He ii 4686窄带成像的巡天方法是否能以高效率在河外星系中有效分离共生星？
• RQ2 SMC中新发现的SySt的物理参数与银河系及其他星系中的SySt相比有何异同？
• RQ3 新SySt的光变曲线揭示了哪些关于轨道动力学、质量转移及变异性机制的信息？
• RQ4 SySt中的变光模式（如准周期性变化）是否可与轨道近日点通过或增强吸积相关联？
• RQ5 与仅使用Hα的巡天相比，He ii 4686发射线的存在在多大程度上提升了SySt检测的成功率？

主要发现

• 在SMC中发现了三颗新的共生星：2MASS J00411657-7233253、2MASS J01104404-7208464 和 2MASS J01113745-7159023。
• 2MASS J01104404-7208464为椭球变星，其轨道周期经确认为403天，并在V波段表现出0.2等的亮度增强，与轨道调制相关。
• 2MASS J01113745-7159023表现出神秘的准周期性变异性，振幅变化，暗示其在近日点通过期间发生增强的质量转移。
• 所有三颗系统均显示出Raman散射的O vi 6825 Å发射线，确认其为共生星。
• 白矮星光度估计值分别为：750 L⊙（J00411657-7233253）、230–250 L⊙（J01104404-7208464）和410–440 L⊙（J01113745-7159023），与已知SySt一致。
• 利用2MASS测光与总辐射修正，推导出红巨星的温度分别为3570 K、3970 K和3770 K，半径分别为165 R⊙、98 R⊙和93 R⊙。