[论文解读] Hen 3-860: New southern eclipsing symbiotic star observed in the outburst

Jaroslav Merc, R. Gális+4 more|arXiv (Cornell University)|Nov 29, 2021

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 60被引用 11

一句话总结

该研究确认了 Hen 3-860 为一颗新的南天食双星型经典共生星，属于红外 S 型，由一颗 M2-3 巨星（Teff ≈ 3550 K，R ≈ 60–75 R⊙，L ≈ 540–760 L⊙）和一颗炽热白矮星（T ≈ 1–2×10⁵ K，L ≈ 10³ L⊙）组成。通过光变曲线中深邃的食变，揭示其轨道周期为 602 天，证实其为罕见的食双星型共生双星，过去 120 年中至少经历了四次爆发，最近一次活跃阶段（2016–2019 年）正向平静状态过渡。

ABSTRACT

Brightening of Hen 3-860, previously classified as an H$\alpha$ emitter, was detected by the ASAS-SN survey at the end of the year 2016. We have obtained the first spectroscopic observations of the transient and supplemented them with photometric data from the DASCH archive of astronomical plates, ASAS and ASAS-SN surveys. Based on the results of our analysis, we can classify the object as a classical symbiotic star of the infrared type S, consisting of an M2-3 giant with $T_{ m g}$ $\sim$ 3 550 K, a radius $R_{ m g}\sim$ 60 - 75 R$_{\odot}$, and a luminosity $L_{ m g}\sim$ 540 - 760 L$_{\odot}$, and a hot and luminous component ($T_{ m h}$ $\sim$ $1-2 imes 10^5$ K and $L_{ m h} \sim 10^3 m L_\odot$). The system experienced at least four outbursts in the last 120 years. In addition to the outbursts, its light curves revealed the presence of eclipses of the hot component and its surrounding (relatively cool) shell, which developed during the outburst and redistributed a fraction of the radiation of the hot component into the optical, by the giant, classifying the object as a representative of a group of eclipsing symbiotic stars. The eclipses allowed us to reveal the orbital period of the system to be 602 days.

研究动机与目标

• 确认 Hen 3-860 的共生星性质，此前其被分类为 H𝛼 发射体和共生星候选体。
• 利用多 epoch 光谱和测光数据，确定双星系统的轨道和物理参数。
• 表征 Hen 3-860 在数十年时间尺度上的爆发活动与长期变异性。
• 将 Hen 3-860 与已知的食双星型共生星（特别是 AX Persei）进行比较，以理解其演化状态及未来演化路径。
• 记录罕见食双星型共生系统从活跃爆发向平静状态转变的过程。

提出的方法

• 利用专业和业余望远镜（包括 SMARTS 1.5 米望远镜上的 CHIRON）获取低分辨率（R ≈ 1200–1800）和高分辨率（R ≈ 25,000）光学光谱。
• 将光谱数据与来自 ASAS、ASAS-SN 和 DASCH 历史照相底片档案（JD 2415115–2434127）的测光光变曲线相结合。
• 利用 Gaia EDR3、SkyMapper 和 APASS 测光数据构建多频段谱能量分布（SED）。
• 通过接触时间分析，利用光变曲线中的食深和食长推导轨道周期（602 天）及组分半径。
• 将经验的 M3 III 恒星模板拟合至低分辨率光谱，以估算巨星的有效温度、重力加速度和光度。
• 分析发射线和吸收线轮廓（如 H𝛼、[Fe vii]、Na i）以推断双星系统中的电离条件和风动力学。

实验结果

研究问题

• RQ1 Hen 3-860 是否为经典共生星？其冷巨星和热白矮星组分的物理参数为何？
• RQ2 Hen 3-860 的轨道周期是多少？其作为食双星的分类依据为何？
• RQ3 过去 120 年中，Hen 3-860 共经历了多少次爆发？其最近一次爆发（2016–2019 年）的性质如何？
• RQ4 Hen 3-860 的光变曲线演化与 AX Persei 在爆发及向平静状态过渡期间的表现有何异同？
• RQ5 该系统当前状态（从爆发向平静状态过渡）对理解食双星型共生星的长期演化有何启示？

主要发现

• Hen 3-860 是一种红外 S 型经典共生星，包含一颗冷 M2-3 巨星（Teff ≈ 3550 K，log g ≈ 1.0，R ≈ 60–75 R⊙，L ≈ 540–760 L⊙）和一颗热白矮星（T ≈ 1–2×10⁵ K，L ≈ 10³ L⊙）。
• 该系统表现出 602 天的轨道周期，由光变曲线中深邃而狭窄的食变确定，证实其为食双星。
• 过去 120 年中至少发生了四次爆发：1928 年、1941 年、2006 年和 2016–2019 年，最近一次爆发持续上升约 1.5 年，下降约 2.5 年。
• 光变曲线显示，爆发期间深食变逐渐演变为类似平静期共生星的正弦波状调制模式，与 AX Persei 的行为一致。
• H𝛼 线轮廓表现出蓝移吸收成分，可能来自巨星风；[Fe vii] 发射线在平静期存在，表明由热组分电离所致。
• 该系统与 AX Persei 的相似性表明，Hen 3-860 将在未来几个轨道周期内逐渐进入平静状态，食变将演变为正弦调制。