[论文解读] Double degenerates and progenitors of supernovae type Ia

R. Napiwotzki, L. R. Yungelson+13 more|arXiv (Cornell University)|Mar 25, 2004

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 1被引用 13

一句话总结

本文介绍了SPY巡天项目的结果，该巡天项目利用甚大望远镜（VLT）对白矮星双星系统开展视向速度测量，识别出超过120个双简并星（DD）系统——是以往巡天结果的六倍。研究通过高精度光谱和光谱拟合方法测量轨道参数与组分特性，发现三个轨道周期极短的DD系统，其总质量接近钱德拉塞卡极限，为双简并星模型作为Ia型超新星前身体通道提供了强有力的观测支持。

ABSTRACT

We report on systematic radial velocity surveys for white dwarf - white dwarf binaries (double degenerates - DDs) including SPY (ESO Supernovae Ia progenitor survey) recently carried out at the VLT. A large sample of DD will allow us to put strong constrains on the phases of close binary evolution of the progenitor systems and to perform an observational test of the DD scenario for supernovae of type Ia. We explain how parameters of the binaries can be derived from various methods. Results for a sample of DDs are presented and discussed.

研究动机与目标

• 识别并表征双简并白矮星双星系统（DDs），作为Ia型超新星潜在前身体。
• 通过显著增加已知DD系统样本量，改进对DD模型的统计约束。
• 检验理论模型中关于密近双星演化过程中的质量损失与角动量损失，特别是共用包层阶段的演化机制。
• 利用高精度光谱测量双线双星系统中各组分的物理参数（温度、重力加速度、质量）。

提出的方法

• 在甚大望远镜（VLT）上开展视向速度（RV）巡天，利用高分辨率光谱探测白矮星的轨道速度变化。
• 应用fitsb2软件对所有可用光谱在不同轨道相位上进行联合χ²最小化拟合，以推导有效温度和表面重力。
• 固定轨道解中的视向速度和质量比以减少参数空间，利用质量-半径关系估算次星表面重力。
• 采用DA型白矮星的合成光谱模型，通过拟合巴耳末线轮廓以确定组分物理特性。
• 整合多次观测数据以提高信噪比和轨道解的精度。
• 利用FUSE卫星观测数据提高关键系统中 hottest 组分的视向速度测量精度。

实验结果

研究问题

• RQ1 银河系中双简并白矮星双星的真实数量和分布是多少？与理论预测相比如何？
• RQ2 在已知的DD系统中，能否识别出总质量接近钱德拉塞卡极限的系统，从而支持DD模型作为Ia型超新星前身体的机制？
• RQ3 在具有宽而重叠光谱线的双线双星系统中，当前方法在推导物理参数（Teff, log g）方面的准确性如何？
• RQ4 观测到的短周期、高质质量双简并星系统在多大程度上证实了双星演化理论模型，特别是引力波驱动并合的机制？
• RQ5 双线双星系统中是否存在可识别的光谱特征，可将其与Ia型超新星非前身体系统区分开来？

主要发现

• SPY巡天将已知双简并星系统的数量从18个增加到约120个，显著扩展了用于统计分析的样本规模。
• 识别出三个轨道周期极短的双简并星系统，其总质量接近钱德拉塞卡极限，合并 timescales 小于40亿年。
• 对于HE 1414−0848系统，推导出的有效温度分别为8380 K和10900 K，表面重力分别为7.83和8.14，与从视向速度曲线推断的值高度一致。
• fitsb2光谱拟合方法成功从多相位光谱中提取了组分参数，证明了即使在光谱线宽且重叠的情况下，该方法在双线双星系统中仍具可行性。
• 该巡天表明，总质量接近钱德拉塞卡极限的系统虽稀少但确实存在，为DD模型作为Ia型超新星前身体在物理上是可能的提供了定性证据。
• 即使最具希望的候选系统总质量略低于钱德拉塞卡极限，但三个此类高质质量系统的存在仍支持DD通道作为Ia型超新星前身体机制的合理性。