[논문 리뷰] Post-common-envelope binaries from SDSS. IX: Constraining the common-envelope efficiency

M. Zorotovic, M. R. Schreiber외 2명|Warwick Research Archive Portal (University of Warwick)|2010. 06. 08.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 90인용 수 128

한 줄 요약

이 연구는 슬론 디지털 천문도감(Sloan Digital Sky Survey)에서 확보한 24개의 후공통-envelope 이중성(PCEBs) 샘플을 이용해 공통-envelope(CE) 효율성 α를 제약한다. 에너지 방정식에 막대 내부 에너지를 포함하고 별 모델에 맞추어 진화 역사를 재구성함으로써, α ≈ 0.2–0.3이 모든 시스템에 동시에 적합한 해를 제공함을 발견하여, 각운동량 기반 대안보다 에너지 방정식이 더 타당함을 지지한다.

ABSTRACT

Reconstructing the evolution of post-common-envelope binaries (PCEBs) can constrain current prescriptions of common-envelope (CE) evolution. Analyzing a new sample of PCEBs we derive constraints on one of the most important parameters in the field of close compact binary formation, i.e. the CE efficiency alpha. After reconstructing the post-CE evolution and based on fits to stellar evolution calculations as well as a parametrized energy equation for CE evolution that incorporates realistic approximations of the binding energy parameter lambda, we determine the possible evolutionary histories of the observed PCEBs. We also reconstruct CE evolution replacing the classical energy equation with a scaled angular momentum equation and compare the results obtained with both algorithms. We find that all PCEBs in our sample can be reconstructed with the energy equation if the internal energy of the envelope is included. Although most individual systems have solutions for a broad range of values for alpha, only for alpha=0.2-0.3 do we find simultaneous solutions for all PCEBs in our sample. If we adjust alpha to this range of values, the values of the angular momentum parameter gamma cluster in a small range of values. In contrast if we fix gamma to a small range of values that allows us to reconstruct all our systems, the possible ranges of values for alpha remains broad for individual systems. The classical parametrized energy equation seems to be an appropriate prescription of CE evolution and turns out to constrain the outcome of the CE evolution much more than the alternative angular momentum equation. If there is a universal value of the CE efficiency, it should be in the range of alpha=0.2-0.3. We do not find any indications for a dependence of alpha on the mass of the secondary star or the final orbital period.

연구 동기 및 목표

• 슬론 디지털 천문도감(SDSS)에서 확보한 대규모이고 균일한 후공통-envelope 이중성(PCEBs) 샘플을 이용해 공통-envelope 효율성 α를 제약하는 것.
• 클래식한 에너지 방정식과 각운동량 방정식을 비교하여 CE 진화 모델링의 타당성을 시험하는 것.
• α가 보편적인지, 또는 보조성의 질량이나 궤도 주기 의존적인지 결정하는 것.
• 실제 유착 에너지 매개변수 λ와 막대 내부 에너지를 포함시켜 CE 진화에 대한 제약를 향상시키는 것.
• 통일된 프레임워크를 사용해 전체 PCEB 샘플에서 진화 해가 일관된지 평가하는 것.

제안 방법

• 관측된 파arameter에 맞추어 24개의 PCEBs의 후-CE 진화를 세밀한 별 진화 모델을 사용해 재구성하였다.
• 막대 내부 에너지와 실제적인 λ 매개변수를 포함한 매개변수화된 에너지 방정식을 적용하였다.
• 조정 가능한 α와 λ를 사용한 클래식한 에너지 방정식을 적용하여 가능한 초기 질량과 진화 역사를 유도하였다.
• 에너지 방정식을 γ 매개변수를 사용한 스케일링된 각운동량 방정식으로 대체하여 다른 규정을 비교하였다.
• 모든 시스템의 해를 평가하여 동시에 모든 관측된 PCEBs를 재현할 수 있는 α와 γ의 값을 찾았다.
• γ를 좁은 범위로 고정하여 α가 여전히 넓은지 또는 제약을 받는지 평가하였으며, 반대로 α를 고정하여 γ의 영향을 분석하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 클래식한 에너지 방정식은 SDSS 샘플의 24개 모든 PCEBs의 관측된 성질을 동시에 재현할 수 있는가?
• RQ2 모든 PCEBs에서 일관된 진화 해를 제공할 수 있는 CE 효율성 α의 범위는 무엇인가?
• RQ3 각운동량 방정식은 관측된 PCEB 샘플에 대해 에너지 방정식보다 더 높은 일관성을 제공하는가?
• RQ4 α는 보편적인 값인가, 아니면 보조성의 질량이나 최종 궤도 주기에 따라 달라지는가?
• RQ5 유착 에너지 매개변수 λ에 대한 현실적인 근사가 α와 γ의 제약에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 막대 내부 에너지를 포함할 경우, 샘플의 모든 PCEBs가 에너지 방정식을 통해 일관되게 재구성될 수 있다.
• 모든 24개의 PCEBs에서 동시에 해가 존재하는 유일한 경우는 α = 0.2–0.3일 때이며, 이는 CE 효율성에 대해 좁고 보편적인 범위임을 시사한다.
• α를 0.2–0.3로 고정했을 때, 각운동량 매개변수 γ는 좁은 범위에 집중되며, 이는 에너지 방정식의 일관성을 뒷받침한다.
• γ를 좁은 범위로 고정했을 경우, 개별 시스템에 대해 α는 넓고 제약이 없는 범위를 보이며, 이는 에너지 방정식이 더 제약력 있음을 시사한다.
• 에너지 방정식은 전체 샘플에서 CE 진화 결과를 제약하는 데서 각운동량 방정식보다 뛰어나다.
• α가 보조성의 질량이나 최종 궤도 주기에 따라 달라지는 증거는 발견되지 않았으며, 이는 α ≈ 0.2–0.3가 보편적임을 지지한다.