[论文解读] IPHAS and the symbiotic stars. I. Selection method and first discoveries

R. L. M. Corradi, E. R. Rodríguez–Flores+8 more|ArXiv.org|Dec 14, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 22被引用 58

一句话总结

本文提出了一种新颖的测光选择方法，结合IPHAS与2MASS的近红外色指数，以识别银道面北部的候选共生双星系统，成功从4,338颗发射Hα线的恒星中分离出1,183个候选体；三颗新系统的光谱确认验证了该方法在系统性发现这类稀有双星系统方面的有效性。

ABSTRACT

The study of symbiotic stars is essential to understand important aspects of stellar evolution in interacting binaries. Their observed population in the Galaxy is however poorly known, and is one to three orders of magnitudes smaller than the predicted population size. IPHAS, the INT Photometric Halpha survey of the Northern Galactic plane, gives us the opportunity to make a systematic, complete search for symbiotic stars in a magnitude-limited volume, and discover a significant number of new systems. A method of selecting candidate symbiotic stars by combining IPHAS and near-IR (2MASS) colours is presented. It allows us to distinguish symbiotic binaries from normal stars and most of the other types of Halpha emission line stars in the Galaxy. The only exception are T Tauri stars, which can however be recognized because of their concentration in star forming regions. Using these selection criteria, we discuss the classification of a list of 4338 IPHAS stars with Halpha in emission. 1500 to 2000 of them are likely to be Be stars. Among the remaining objects, 1183 fulfill our photometric constraints to be considered candidate symbiotic stars. The spectroscopic confirmation of three of these objects, which are the first new symbiotic stars discovered by IPHAS, proves the potential of the survey and selection method.

研究动机与目标

• 解决银河系中预测与观测到的共生双星数量之间显著差异的问题，该问题因缺乏系统性巡天而仍难以约束。
• 克服仅依靠测光色指数难以区分共生双星与其他Hα发射体（尤其是T Tauri星）的挑战。
• 利用IPHAS巡天提供的深度、大范围Hα测光数据，结合2MASS近红外数据，实现对共生双星的极限星等、系统性的搜寻。
• 开发一种稳健的筛选标准，将S型（恒星型）与D型（尘埃型）共生双星与正常恒星及其他发射线星族区分开来。
• 启动光谱后续观测计划，以确认候选系统的性质，并完善银河系中共生双星的统计普查。

提出的方法

• 利用IPHAS的g、r、i和Hα星等，以及2MASS的J、H、Ks星等，进行色指数-色指数图分析，以区分共生双星与其他Hα发射体。
• 基于共生双星在(r-i) vs. (H-K)和(g-r) vs. (J-H)色指数图中的独特位置，定义测光筛选标准，将其与正常恒星和Be星区分开来。
• 使用聚类参数（即到最近四颗Hα发射体的平均距离）来区分孤立的共生双星与空间聚集的T Tauri星。
• 将该方法应用于Witham等人（2008年）提供的4,338颗Hα发射星列表，剔除Be星（1,500–2,000个候选体），保留1,183个作为候选共生双星。
• 优先选择空间上高度孤立且具有稳定近红外过量的候选体，以最小化T Tauri星的污染。
• 对候选体子集进行光谱后续观测，通过检测来自低温恒星的吸收线与高激发发射线，确认其共生双星性质。

实验结果

研究问题

• RQ1 IPHAS与2MASS的光学与近红外测光数据组合，能否有效从银河系平面的其他Hα发射星中分离出候选共生双星？
• RQ2 T Tauri星在候选共生双星样本中污染程度如何？能否利用空间聚类特性将其分离？
• RQ3 色指数-色指数筛选方法在区分S型（恒星型）与D型（尘埃型）共生双星方面效果如何？
• RQ4 该方法的新共生双星发现率如何？光谱确认能否验证其可靠性？
• RQ5 该方法能否实现对银河系内一个星等限制体积中共生双星的统计完整性普查？

主要发现

• 该方法成功从4,338颗Hα发射星中分离出1,183个候选共生双星，其中817个按测光标准分类为S型，366个为D型。
• 光谱后续观测确认了三颗新共生双星——IPHAS Sy 1、Sy 2与Sy 3，验证了测光筛选方法的有效性。
• 确认的系统表现出共生双星的典型光谱特征：来自低温巨星的吸收线，以及来自高度电离物种的发射线。
• T Tauri星是主要污染源，其在色指数图中与S型共生双星重叠，但可通过空间聚类特性与光谱形态加以区分。
• IPHAS Sy 3的估算半径（约30 R☉）在约1 kpc的距离下，与原主序前星不符，但与红巨星一致，支持其作为共生双星的分类。
• 聚类参数能有效区分孤立的共生双星与T Tauri星典型的聚集结构，提升了候选样本的纯净度。