[论文解读] Post common envelope binaries from the SDSS. VI. SDSS J120615.73+510047.0: a new low accretion rate magnetic binary

A. Schwope, A. Nebot Gómez-Morán+2 more|Warwick Research Archive Portal (University of Warwick)|Mar 31, 2009

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 39被引用 27

一句话总结

本文将SDSS J120615.73+510047.0确认为第九颗已知的前极型双星系统，其磁性白矮星以极低的吸积率（∼10⁻¹⁴ M⊙ yr⁻¹）从其晚型M3–M4主序星伴星通过风吸积方式吸积物质。该系统在108 MG的磁场中表现出约1 keV的回旋共振峰，距离为360–420 pc，轨道周期约为200–270分钟，支持存在一类低吸积率磁性双星的独立类别，这类系统可能代表极型双星与非吸积磁性白矮星之间的演化联系。

ABSTRACT

We report the discovery of the ninth pre-polar, consisting of a late-type ZAMS secondary and a magnetic white dwarf. The white dwarf accretes at extreme low rate, dot{M} ~ 10**-14 Msun/yr, from the wind of the companion donor star. The source was found in our systematic search for WD/MS binaries within SDSS/SEGUE. Based on seven Sloan-spectra we estimate a binary period of ~200, 230, or 270 min. The UV to IR spectral energy distribution was decomposed into a dM3-dM4 ZAMS secondary and a cool white dwarf, ~9000 K, which consistently imply a distance between 360 and 420 pc. The optical spectrum displays one pronounced cyclotron hump, likely originating from a low-temperature plasma, ~1 keV, in a field of 108 MG. We comment on the evolutionary link between polars and pre-polars.

研究动机与目标

• 在SDSS/SEGUE巡天中识别并表征一颗新的低吸积率磁性双星系统（前极型）。
• 通过多 epoch 光谱观测和光谱能量分布建模，确定SDSS J120615.73+510047.0的轨道周期、距离及组分特性。
• 研究该系统的演化状态及其对后共用包层双星中磁性白矮星形成与演化的影响。
• 探讨前极型双星与非吸积磁性白矮星之间的联系，解决此类系统在白矮星/主序星双星样本中观测数量不足的问题。
• 检验磁性制动停止或角动量损失率不同的假设，以解释长轨道周期下存在冷却白矮星的现象。

提出的方法

• 分析2008年3月9日至10日期间获取的七组独立SDSS/SEGUE光谱，测量NaI双线的径向速度变化，推断轨道运动。
• 利用开普勒轨道模型对径向速度测量值进行折叠，估算轨道周期，得到候选周期约为200、230或270分钟。
• 结合光学（SDSS）、近红外（2MASS）和紫外（GALEX）测光数据，使用星等模板（dM3–dM4 ZAMS星和M3–M4 LHS星）进行光谱能量分布（SED）拟合。
• 利用DA模型大气对白矮星组分进行建模（温度范围8000–9000 K），并结合回旋发射特征推断磁场强度与等离子体温度。
• 通过光谱分解分离白矮星连续谱与回旋共振峰，将该峰解释为在108 MG磁场中由低温等离子体（≈1 keV）产生的发射。
• 通过dM4模板光谱的通量标度估算距离，得到dMS = 420 ± 120 pc，与SED建模和测光数据一致。

实验结果

研究问题

• RQ1 SDSS J120615.73+510047.0的轨道周期与径向速度变化为何？它们如何约束该双星系统的动力学特性？
• RQ2 该系统中白矮星与M型伴星的物理参数（温度、光度、磁场强度）是什么？
• RQ3 该系统极低的吸积率（≈10⁻¹⁴ M⊙ yr⁻¹）与相同轨道周期下磁性激变变星的理论预期相比如何？
• RQ4 在前极型与极型双星序列的演化背景下，该系统的演化意义为何，特别是在磁性制动与角动量损失方面？
• RQ5 为何非吸积磁性白矮星在白矮星/主序星双星巡天中数量不足？此类系统能否帮助解决‘缺失的磁性白矮星’问题？

主要发现

• 确认SDSS J120615.73+510047.0为前极型双星系统，其磁性白矮星以极低吸积率（∼10⁻¹⁴ M⊙ yr⁻¹）吸积物质。
• 基于七次观测中NaI双线的径向速度变化，轨道周期被限制为三个可能值：∼200、230或270分钟。
• 通过光谱能量分布拟合与dM4 ZAMS模板的通量标度，估算系统距离为360–420 pc。
• 白矮星有效温度约为9000 K，磁场强度约为108 MG，由光学光谱中约1 keV处的回旋共振峰推断得出。
• 系统表现出一个显著的单一阵峰回旋共振峰，与强磁场中低温等离子体（≈1 keV）的发射一致，特征明显，符合前极型系统的典型特征。
• 极低吸积率与来自活跃晚型次星的风吸积一致，表明系统未处于洛希瓣溢出状态，可能代表后共用包层双星的一种独特演化阶段。