[论文解读] Binaries discovered by the SPY project I. HE 1047-0436: a subdwarf B + white dwarf system

R. Napiwotzki, H. Edelmann+5 more|ArXiv.org|Sep 4, 2001

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 15被引用 36

一句话总结

本研究将 HE 1047−0436 识别为一个光谱双星系统，包含一颗亚矮B型星和一颗大质量白矮星伴星，轨道周期为 1.213253 天，径向速度半振幅为 94 km s⁻¹。该系统的总质量超过 1.2 M☉，接近钱德拉塞卡极限，因此是双简并星场景下 Ia 型超新星前身星的有力候选者，尽管由于引力波引起的角动量损失，其并合 timescale 超过一个哈勃时标。

ABSTRACT

In the course of our search for double degenerate binaries as potential progenitors of type Ia supernovae with the UVES spectrograph at the ESO VLT (ESO SN Ia Progenitor surveY - SPY) we discovered that the sdB star HE 1047-0436 is radial velocity variable. The orbital period of 1.213253d, a semi-amplitude of 94km/s, and a minimum mass of the invisible companion of 0.44Msol are derived from the analysis of the radial velocity curve. We use an upper limit on the projected rotational velocity of the sdB star to constrain the system inclination and the companion mass to M>0.71Msol, bringing the total mass of the system closer to the Chandrasekhar limit. However, the system will merge due to loss of angular momentum via gravitational wave radiation only after several Hubble times. Atmospheric parameters and metal abundances are also derived. The resulting values are typical for sdB stars.

研究动机与目标

• 识别并表征具有亚矮B型星和白矮星伴星的双星系统，作为 Ia 型超新星前身星的潜在候选者。
• 利用高分辨率光谱测定此类系统的轨道参数和质量函数。
• 评估这些系统因引力波辐射导致的并合时间是否在哈勃时标内。
• 推导亚矮B型星的大气参数和金属丰度，以确认其分类和演化状态。
• 利用高分辨率光谱获得的投影旋转速度上限，约束系统倾角和伴星质量。

提出的方法

• 使用甚大望远镜（VLT）上的 UVES 光谱仪，在 2001 年 3 月 7 日至 18 日期间获取了 14 个高分辨率 Echelle 光谱，光谱分辨率 R ≈ 19,000。
• 在卡拉斯托天文台使用 TWIN 光谱仪获取了额外的长缝光谱，分辨率较低（1 Å），用于交叉验证。
• 通过将实测光谱与合成 LTE 模型大气进行互相关，实现对 UVES 数据 ±3 km s⁻¹ 的径向速度测量精度。
• 对径向速度数据进行周期图分析，确定轨道周期为 P = 1.213253 天。
• 利用从径向速度曲线推导出的质量函数，计算出伴星的最小质量为 0.44 M☉。
• 从叠加的高视宁度光谱中应用 3σ 投影旋转速度上限（v sin i ≤ 4.7 km s⁻¹），以约束系统倾角，并推导出白矮星质量的下限为 0.71 M☉。

实验结果

研究问题

• RQ1 HE 1047−0436 是否为一个具有大质量不可见伴星的光谱双星？
• RQ2 该系统中亚矮B型星的轨道周期和径向速度半振幅是多少？
• RQ3 不可见伴星的最小质量是多少？其可能的性质是什么（例如，白矮星）？
• RQ4 能否利用旋转速度上限约束系统倾角和伴星真实质量？
• RQ5 系统的总质量是否接近钱德拉塞卡极限，表明其可能为 Ia 型超新星前身星？

主要发现

• HE 1047−0436 的轨道周期为 1.213253 天，径向速度半振幅为 94 km s⁻¹。
• 不可见伴星的最小质量为 0.44 M☉，与碳氧核心白矮星一致。
• 亚矮B型星的投影旋转速度 3σ 上限为 4.7 km s⁻¹，暗示系统倾角小于 48°。
• 假设自转与轨道同步，白矮星质量被约束为至少 0.71 M☉，使总系统质量 ≥1.2 M☉。
• 亚矮B型星的大气参数和金属丰度符合该类星体的典型特征，有效温度和表面重力与演化后的氦核心前白矮星一致。
• 在 20 分钟的观测时间内未检测到显著的光度变异性（精度达 2 mmag），排除了在该 timescale 下可观测的脉动。