[論文レビュー] Two Additions to the New Class of Low Accretion-Rate Magnetic Binaries

Gary D. Schmidt, Paula Szkody+5 more|arXiv (Cornell University)|Oct 27, 2006

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 38被引用数 31

ひとこと要約

本論文は、スローンデジタルスカイサーベイ（SDSS）において、磁場が42 MGおよび57 MGで、質量移動レートが0.6–5×10⁻¹³ M☉ yr⁻¹と極めて低い2つの新しい低質量移動レート磁化白色矮星連星系の発見を報告している。これらの系は、M型矮星同伴星からの磁場捕獲による風降着を示しており、M型矮星の風損失レートの最初の現実的な推定値を提供するとともに、古典的Rocheローブ超岡ポラースと比較して、風降着を行う磁化連星系がより一般的である可能性を示唆している。

ABSTRACT

Two new magnetic white dwarf accretion binaries with extremely low mass-transfer rates have been discovered in the course of the Sloan Digital Sky Survey. Measured magnetic fields are 42 MG and 57 MG, and one system orbits with a period of just 82 min. The new systems therefore significantly expand the range in properties exhibited by the small class. The measured accretion rates are very low, 0.6-5x10^{-13} Msun/yr, and multiple visits spanning more than a year confirm that this is not a short-lived characteristic. It is becoming increasingly clear that the low-mdot magnetic white dwarf binaries accrete by nearly complete magnetic capture of the stellar wind from the secondary star rather than by Roche lobe overflow. The accretion rates therefore provide some of the first realistic estimates of the total wind loss rates from M dwarfs. Although one or more of the eight systems known to date may be interrupted or possibly even extinct Polars, several lines of evidence suggest that most are pre-Polars whose evolution has not yet brought the secondaries into contact with their Roche surfaces. Considering the difficulties of identifying binaries over a wide range in field strength and accretion rate, it is quite possible that the space density of wind-accreting magnetic binaries exceeds that of the classical X-ray emitting, Roche-lobe overflow Polars.

研究の動機と目的

• 質量移動レートが極めて低い低降着レート磁化白色矮星連星系の特定と特徴の解明を目的とする。
• これらの系における降着メカニズムを特定し、それらが進化したまたは消滅したポラースではなく、プリポラースであるかどうかを評価することを目的とする。
• 測定された降着レートを用いて、M型矮星同伴星の風損失レートを推定することを目的とする。
• 風降着を行う磁化連星系の空間密度と検出可能性を、古典的なX線発光ポラースと比較して評価することを目的とする。

提案手法

• スローン・デジタル・スカイ・サーベイ（SDSS）の光度および分光的データを用い、異常なugriz色と非QSO分光特性に基づいて候補系を同定した。
• 2.3 m Bokおよび1.5 m Kuiper望遠鏡に搭載されたSPOL装置による追加の円偏光測定により、サイクロトロン線形成特徴が確認された。
• 15 Å分解能の4000–8000 Å域における分光解析により、サイクロトロン高調波が特定され、磁場強度が導出された。
• 画像偏光測定を用いて、星風からの降着を示す偏光変調を検出した。
• 光度および分光的変調から軌道周期が導出され、1つの系では82分の周期が観測された。
• 調査選択効果を考慮した統計的モデリングにより、このような系の真の空間密度が推定された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 低降着レート磁化白色矮星連星系における降着メカニズムは何か？ これはRocheローブ超岡とは異なるものか？
• RQ2 これらの系で測定された降着レートは、M型矮星の風損失レートの現実的な推定値を提供できるか？
• RQ3 これらの系はプリポラースであるか、それとも進化した状態または消滅状態にあるのか？
• RQ4 風降着を行う磁化連星系は、古典的なRocheローブ超岡ポラースと比較してどれほど一般的か？
• RQ5 現在の調査において、風降着による磁化白色矮星の何パーセントが検出可能か？

主な発見

• 2つの新しい低降着レート磁化連星系が発見された：磁場57 MGのSDSS J103100.55+202832.2と、磁場42 MGのSDSS J105905.07+272755.5。
• これらの系は、1年を超える複数回の観測にわたって確認された極めて低い降着レート0.6–5×10⁻¹³ M☉ yr⁻¹を示している。
• 1つの系は短い軌道周期82分を有しており、近接連星系であることを示している。
• サイクロトロン線形成特徴により、M型矮星の星風が磁場捕獲によって降着されていることが確認され、Rocheローブ超岡による降着ではないことが判明した。
• 低降着レートは、風降着を行う磁化連星系が、古典的なX線発光ポラースよりも多数存在する可能性を示唆している。
• 本研究は、調査選択バイアスを考慮すると、風降着を行う磁化連星系は従来の予想よりも一般的である可能性があると示唆している。