[论文解读] Eclipsing binaries observed with the WIRE satellite I. Discovery and photometric analysis of the new bright A0IV eclipsing binary Psi Centauri

H. Bruntt, J. Southworth+4 more|ArXiv.org|Jun 22, 2006

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 21

一句话总结

本研究利用WIRE卫星和SMEI相机对明亮的A0 IV型食双星ψ Centauri进行了高精度测光观测，揭示了其具有38.8天周期的偏心轨道，以及由于两子星半径差异显著而产生的全食二次食。分析结果得到的相对半径随机不确定度仅为0.1%，并识别出主星存在低振幅g-模脉动，使其成为检验2–3 M⊙恒星演化模型与星震学的关键系统。

ABSTRACT

Determinations of stellar mass and radius with realistic uncertainties at the level of 1% provide important constraints on models of stellar structure and evolution. We present a high-precision light curve of the A0IV star Psi Centauri, from the star tracker on board the WIRE satellite and the Solar Mass Ejection Imager camera on the Coriolis spacecraft. The data show that Psi Cen is an eccentric eclipsing binary system with a relatively long orbital period. The WIRE light curve extends over 28.7 nights and contains 41334 observations with 2 mmag point-to-point scatter. The eclipse depths are 0.28 and 0.16 mag, and show that the two eclipsing components of Psi Cen have very different radii. As a consequence, the secondary eclipse is total. We find the eccentricity to be e=0.55 with an orbital period of 38.8 days from combining the WIRE light curve with data taken over two years from the Solar Mass Ejection Imager camera. We have fitted the light curve with EBOP and have assessed the uncertainties of the resulting parameters using Monte Carlo simulations. The fractional radii of the stars and the inclination of the orbit have random errors of only 0.1% and 0.01 degrees, respectively, but the systematic uncertainty in these quantities may be somewhat larger. We have used photometric calibrations to estimate the effective temperatures of the components of Psi Cen to be 10450+-300 and 8800+-300 K, indicating masses of about 3.1 and 2.0 Msun. There is evidence in the WIRE light curve for g-mode pulsations in the primary star.

研究动机与目标

• 利用空间测光技术高精度测量A0 IV型食双星ψ Centauri的基本参数。
• 评估轨道偏心率与全食对半径和倾角精度的影响。
• 利用高精度光曲线研究主星中是否存在恒星脉动。
• 为检验理论恒星演化模型（特别是对流超射与混合长度律）提供基准系统。
• 通过识别主星中潜在的g-模振荡，为未来星震学分析创造条件。

提出的方法

• 从WIRE卫星星跟踪仪（28.7个夜晚，41,334次观测，散差2 mmag）和SMEI相机（两年基线）获取高精度光曲线。
• 结合WIRE与SMEI光曲线，以高精度确定轨道周期：38.81252(29)天。
• 使用ebop代码拟合光曲线，以推导测光参数，包括相对半径与轨道倾角。
• 采用蒙特卡洛模拟估算测光参数的随机不确定度，使相对半径的不确定度达到0.1%。
• 进行振幅谱分析，以搜索脉动频率，重点关注1–24 c/day范围内的低频模态。
• 将观测到的脉动频率与理论模型对比，初步识别出主星中的g-模振荡。

实验结果

研究问题

• RQ1 ψ Centauri食双星的精确轨道与测光参数为何，包括偏心率与轨道周期？
• RQ2 两子星的半径与倾角如何比较，其约束条件对恒星模型有何影响？
• RQ3 主星中是否存在可探测的脉动模态，若存在，其性质与频率为何？
• RQ4 观测参数在多大程度上挑战或改进当前恒星演化模型，特别是对流超射与混合长度参数？
• RQ5 由于其脉动特性，该系统是否可作为星震学研究的可行目标？

主要发现

• ψ Centauri的轨道周期通过结合WIRE与SMEI光曲线精确测定为38.81252(29)天。
• 该系统具有偏心轨道，偏心率e = 0.55，由于两子星半径差异显著，导致出现全食二次食。
• 两子星的相对半径随机不确定度仅为0.1%，轨道倾角的随机不确定度为0.01°。
• 在2.0和5.1 c/day处检测到两个显著脉动峰，振幅为0.2 mmag，解释为来自主星的低振幅g-模脉动。
• 测光校准估计两子星的有效温度分别为10,450 ± 300 K与8,800 ± 300 K，推算质量约为3.1和2.0 M⊙。
• 半径的系统性不确定度估计达0.3%，更精确的评估有待光曲线建模算法的改进。