[论文解读] Orbital and physical parameters of eclipsing binaries from the All-Sky Automated Survey catalogue - X. Three high-contrast systems with secondaries detected with IR spectroscopy

K. G. Hełminiak, Andreï Tokovinin+14 more|arXiv (Cornell University)|Dec 11, 2018

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 111被引用 5

一句话总结

本研究结合全天自动巡天（ASAS）的光度观测与高分辨率光学及红外光谱，精确测定了三个高对比度食双星系统——ASAS J052743-0359.7、J065134-2211.5 和 J073507-0905.7——的轨道与物理参数。其主要贡献在于通过红外光谱成功探测并测量了低温、低质量次星的径向速度，从而实现了此前在光谱中未被探测到的双星系统中质量与半径的精确测定。

ABSTRACT

We present results of the combined photometric and spectroscopic analysis of three detached eclipsing binaries, which secondary components are not visible or very hard to identify in the optical spectra - ASAS J052743-0359.7, ASAS J065134-2211.5, and ASAS J073507-0905.7. The first one is a known visual binary ADS 4022, and we found that it is a quadruple system, composed of two spectroscopic binaries, one of which shows eclipses. None of the systems was previously recognized as a spectroscopic binary. We collected a number of high-resolution optical and IR spectra to calculate the radial velocities (RVs) and later combined them with MITSuME and ASAS photometry. The IR spectra were crucial for secure identification of the cooler components' lines. RV measurements were done with the TODCOR technique, and RV curves modelled with our own procedure V2FIT. Light curve modelling was performed with JKTEBOP and PHOEBE codes. Temperatures and metallicities of two systems were estimated from spectra. For the ADS 4022 system we also used the archival WDS data and new SOAR observations in order to derive the orbit of the visual pair for the first time. Ages were estimated by comparing our results with PARSEC isochrones. The eclipsing pair A052743 A ($P=5.27$ d) is composed of a 1.03(6) M$_\odot$, 1.03(2) R$_\odot$ primary and a 0.60(2) M$_\odot$, 0.59(2) R$_\odot$ secondary. The components of the $P=21.57$ d non-eclipsing pair B likely have masses in between the two eclipsing components, and both pairs are on a $\sim$188 yr orbit around their common centre of mass. The system A065134 ($P=8.22$ d) consists of a 0.956(12) M$_\odot$, 0.997(4) R$_\odot$ primary and a 0.674(5) M$_\odot$, 0.690(7) R$_\odot$ secondary. Finally, A073507 ($P=1.45$ d), which consists of a 1.452(34) M$_\odot$, 1.635(12) R$_\odot$ primary and a 0.808(13) M$_\odot$, 0.819(11) R$_\odot$ secondary, is likely a PMS system.

研究动机与目标

• 确定三个高对比度食双星系统的精确轨道与物理参数，这些系统具有在光学光谱中未被探测到的暗淡、低温次星。
• 通过采用红外光谱探测并测量低温、低质量恒星的径向速度，克服在光谱双星中识别低质量、晚期型恒星的挑战。
• 通过建模光变曲线与径向速度曲线，推导这些系统中各组分的质量、半径、温度与金属丰度。
• 研究系统的动力学结构，包括分层配置及可能存在绕双星运行的伴星。
• 评估系统的演化状态，特别是识别其中一个系统中前主序演化特征。

提出的方法

• 利用多个望远镜获取高分辨率光学与红外光谱：Subaru/IRCS、CTIO-1.5m/CHIRON、Euler/CORALIE、MPG-2.2m/FEROS、OAO-188/HIDES 与 TNG/HARPS-N。
• 应用 TODCOR 方法从光谱数据中测量径向速度，实现对暗淡、低温次星的探测。
• 将径向速度测量结果与 MITSuME 及 ASAS 光度数据结合，用于建模光变曲线与轨道解。
• 使用 V2FIT 代码拟合径向速度曲线，采用 JKTEBOP 与 PHOEBE 进行光变曲线建模，以推导恒星参数。
• 通过光谱分析估算有效温度与金属丰度，尤其利用红外光谱分析低温组分。
• 对于 ADS 4022 系统，结合档案 WDS 数据与新的 SOAR 观测，首次推导出该目视双星的天体测量轨道。

实验结果

研究问题

• RQ1 红外光谱能否可靠地探测并测量在光学光谱中未被探测到的高对比度食双星中低温、低质量次星的径向速度？
• RQ2 这三个高对比度系统中各组分的精确质量、半径、温度与金属丰度为何？
• RQ3 这些系统是否动力学稳定？是否表现出包含多对恒星相互绕转的分层结构？
• RQ4 ASAS J073507-0905.7 系统是否符合前主序演化状态？其支持证据为何？
• RQ5 所推导的参数与恒星演化模型相比如何，特别是在低质量、晚期型恒星方面？

主要发现

• ASAS J052743-0359.7 A 是一个分离食双星，轨道周期为 5.27 天，由质量为 1.03(6) M⊙ 的主星与 0.60(2) M⊙ 的次星组成，半径分别为 ~1.03 R⊙ 与 0.59 R⊙。
• ASAS J065134-2211.5 系统的周期为 8.22 天，包含质量为 0.956(12) M⊙ 的主星与 0.674(5) M⊙ 的次星，半径分别为 0.997(4) R⊙ 与 0.690(7) R⊙。
• ASAS J073507-0905.7 是一个短周期（1.45 天）食双星，主星质量为 1.452(34) M⊙，次星质量为 0.808(13) M⊙，半径分别为 ~1.635 R⊙ 与 0.819 R⊙，该系统可能处于前主序阶段。
• 所有三个系统均呈现完全食，表明轨道倾角较高。
• ASAS J052743-0359.7 是一个四重系统：食双星对 A（P=5.27 d）与非食双星对 B（P=21.57 d）共同绕行于一个 188 年的轨道上，两对均为光谱双星。
• 本研究证明红外光谱在探测低温、低质量恒星径向速度方面具有关键作用，使此前未被识别为光谱双星的系统得以精确测定动力学质量与半径。