[论文解读] Radial velocity monitoring of long period hot subdwarf + main sequence binaries with HERMES@Mercator

R. H. Østensen, H. Van Winckel|arXiv (Cornell University)|Dec 5, 2011

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 5被引用 5

一句话总结

本研究首次利用位于拉帕尔玛的Mercator望远镜上的HERMES光谱仪对长周期热亚矮星+主序星双星系统进行了径向速度监测，揭示了轨道周期在491至1200天之间的系统。结果表明，这些系统的周期显著长于星族合成模型的预测，对双星演化中稳定质量转移的现有理解提出了挑战。

ABSTRACT

Population synthesis models predict that the majority of sdBs form through stable mass transfer leading to long period binaries. To date, about a hundred close short-period binaries with an sdB component have been found, but not a single long-period system has been established. We show preliminary results from our recent effort in determining orbits for a sample of long-period sdB systems using the HERMES spectrograph on the Mercator telescope.

研究动机与目标

• 检测并表征星族合成模型预测但尚未在观测上被确认的长周期热亚矮星+主序星双星系统。
• 检验假设：在第一巨星支阶段的稳定质量转移可通过后稳定洛希瓣溢出（pRLOF）形成长周期系统。
• 利用高精度光谱学测量这些系统的轨道参数，如周期、径向速度振幅和系统速度。
• 评估观测到的轨道周期与模型预测之间的差异，特别是~100天预测峰值附近系统缺失的问题。
• 通过提供长周期sdB+MS系统的真实观测数据，改进双星演化模型的约束条件。

提出的方法

• 使用位于拉帕尔玛的1.0米Mercator望远镜上的HERMES光谱仪进行高分辨率光谱观测，光谱分辨率R = 85,000，波长覆盖范围为3770–9000 Å。
• 通过与模板恒星互相关的方法测量主序星伴星的径向速度，以Feige 66作为通量定标和连续谱校正的参考。
• 采用非线性最小二乘正弦拟合方法对径向速度数据进行轨道解的求解，包含三个参数：周期、速度振幅和系统速度。
• 通过将合成光谱与旋转轮廓卷积，直至匹配，估算主序星的旋转展宽。
• 在多个观测季节内进行时间序列观测，关键目标的基线覆盖超过500天。
• 对光谱进行处理以校正仪器漂移，确保长期稳定性，实现速度精度低于0.1 km/s。

实验结果

研究问题

• RQ1 长周期热亚矮星+主序星双星系统是否存在？若存在，其轨道参数为何？
• RQ2 观测到的轨道周期与pRLOF模型预测的~100天峰值相比如何？
• RQ3 长周期sdB+MS系统中观测到的周期分布与理论预测之间存在差异的原因是什么？
• RQ4 能否将由恒星脉动引起的径向速度变化与旋转展宽效应区分开来，而非归因于轨道运动？
• RQ5 测量得到的速度振幅和系统速度在多大程度上约束了这些系统的质量比和轨道倾角？

主要发现

• 识别出八个长周期热亚矮星+主序星双星系统，轨道周期范围为491至1200天，其中最长周期为BD–7 ∘ 5977的1194天。
• 检测到的最短轨道周期为BD–11 ∘ 162的491 ± 3天，径向速度振幅为7.9 ± 3 km/s。
• 主序星伴星的径向速度振幅在2.0至8.0 km/s之间，表明其为宽轨道中低质量的伴星。
• 对于BD+29 ∘ 3070，交叉相关函数误差较大，归因于旋转引起的谱线展宽，而非测量噪声。
• Feige 80光曲线中的残差表明存在真实的速度变化，可能源于恒星脉动，而非仪器或拟合误差。
• 观测到的周期分布显著长于pRLOF模型预测的~100天峰值，表明当前pRLOF模型可能需要调整关键参数，如质量转移效率或共用包层抛射效率。