[论文解读] Long-term magnetic activity in close binary systems. I. Patterns of color variations

S. Messina|ArXiv.org|Dec 13, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 45被引用 27

一句话总结

本研究分析了14颗磁活动密切双星在U、B和V滤光片下的38,000次高精度测光观测，以探究长期磁活动。研究识别出两种不同的颜色变化模式：八颗恒星在变暗时变红（由冷斑引起），而六颗恒星在变暗时变蓝，需通过热光球斑来解释其行为。

ABSTRACT

We present the results of a long-term photometric monitoring project carried out at Catania Astrophysical Observatory and aimed at studying magnetic activity in close binary systems. We present the complete observations dataset (38,000 photoelectric observations in UBV) and new results of an investigation on the origin of brightness and color variations observed in the close binary stars: AR Psc, VY Ari, UX Ari, V711 Tau, EI Eri, V1149 Ori, DH Leo, HU Vir, RS CVn, V775 Her, AR Lac, SZ Psc, II Peg and BY Dra. Correlation and regression analyses are carried out. We find the existence of two different patterns of color variations. Eight stars in our sample: BY Dra, VY Ari, V775 Her, II Peg, V1149 Ori, HU Vir, EI Eri and DH Leo become redder when they get fainter. The other six stars show the opposite behaviour, i.e. they become bluer when they get fainter. For V711 Tau this behaviour could be explained by the increased relative U- and B- flux contribution by the earlier-type component of the binary system when the cooler component gets fainter. On the other hand, for AR Psc, UX Ari, RS CVn, SZ Psc and AR Lac the existence of hot photospheric faculae must be necessarily invoked. We also found that in single-lined and double-lined binary stars in which the fainter component is inactive or much less active the V magnitude is correlated to B-V and U-B color variations in more than 60% of observation seasons. The correlation is found in less than 40% of observation seasons when the fainter component has a non-negligible level of activity and/or hot faculae are present but they are either spatially or temporally uncorrelated to spots.

研究动机与目标

• 理解晚型分量在密切双星系统中长期时标的亮度与颜色变化的成因。
• 研究磁活动（特别是黑子与光球斑）如何影响这些系统的测光颜色变化。
• 确定全局恒星参数（如自转周期、光谱型及分量通量比）在塑造观测到的颜色-星等行为中的作用。
• 评估多个观测季节中V星等与颜色指数（B−V、U−B）之间的相关性。
• 区分冷斑与热斑在驱动活跃双星中异常颜色变化中的不同影响。

提出的方法

• 在INAF-Catania天体物理天文台使用U、B和V滤光片进行长期测光监测。
• 在多个观测季节中，对V星等与颜色指数（B−V、U−B）进行相关性与回归分析。
• 将观测到的颜色变化与不同温度和覆盖因子的活动区合成模型进行比较。
• 根据颜色-星等行为对恒星进行分类：变暗时变红（冷斑）与变暗时变蓝（热斑）。
• 使用p值（α < 0.01）评估星等与颜色变化之间相关性的统计显著性。
• 分析冷热分量之间的通量比（L_c/L_h），以评估较热恒星对观测颜色行为的贡献。

实验结果

研究问题

• RQ1 在磁活动密切双星中，导致观测到的颜色变化的原因是什么，特别是当恒星变暗时颜色变蓝？
• RQ2 冷斑与热斑如何不同地影响V星等与颜色指数之间的相关性？
• RQ3 颜色变化模式如何依赖于双星分量的全局恒星参数？
• RQ4 为何某些恒星在V星等与颜色指数之间表现出强相关性，而另一些则无，尤其当较暗分量具有活动性时？
• RQ5 较热分量的通量贡献在双谱系统中在多大程度上影响观测到的颜色行为？

主要发现

• 八颗恒星（BY Dra、VY Ari、V775 Her、II Peg、V1149 Ori、HU Vir、EI Eri、DH Leo）在变暗时变得更红，与冷斑主导其光曲线的结论一致。
• 六颗恒星（AR Psc、UX Ari、RS CVn、SZ Psc、AR Lac、V711 Tau）在变暗时变得更蓝，表明必须引入热光球斑才能解释观测结果。
• 对于V711 Tau，变暗时颜色变蓝可归因于较早型分量的通量贡献增加，而较冷分量变暗。
• 在较暗分量不活跃或弱活动的系统中，V星等与B−V和U−B颜色变化在超过60%的观测季节中存在相关性。
• 当较暗分量具有显著活动或不相关的热斑时，相关性下降至不足40%的观测季节，表明斑与斑动力学复杂或不相关。
• 在AR Psc中，V星等与U−B/B−V的相关性在1089次观测中具有统计显著性（α < 0.01）；在II Peg中，该相关性在1046次观测中具有统计显著性（α < 0.01）。