[论文解读] Searching for visual companions of close Cepheids. VLT/NACO lucky imaging of Y~Oph, FF~Aql, X~Sgr, W~Sgr and $η$~Aql

A. Gallenne, P. Kervella+5 more|Americanae (AECID Library)|Jun 2, 2014

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 49被引用 9

一句话总结

本研究利用甚大望远镜/NACO幸运成像技术，在五颗经典造父变星（Y Oph、FF Aql、X Sgr、W Sgr、η Aql）周围搜索宽距目视双星，于分离角 >0.2 角秒处达到 ΔH ≈ 5–8 星等和 ΔKs ≈ 4–7 星等的对比度极限。在 η Aql 周围 ρ = 654.7 ± 0.9 毫角秒、PA = 92.8° 处发现一颗明亮的 F 型伴星，其去消光后的 H 星等为 9.34 ± 0.04，而视场内未发现其他伴星。

ABSTRACT

Aims: High-resolution imaging in several photometric bands can provide color and astrometric information of the wide-orbit component of Cepheid stars. Such measurements are needed to understand the age and evolution of pulsating stars. In addition, binary Cepheids have the potential to provide direct and model-independent distances and masses. Methods: We used the NAOS-CONICA adaptive optics instrument (NACO) in the near-infrared to perform a deep search for wide components around the classical Cepheids, Y~Oph, FF~Aql, X~Sgr, W~Sgr, and $η$~Aql, within a field of view (FoV) of $1.7" imes 1.7"$ ($3.4" imes 3.4"$ for $η$~Aql). Results: We were able to reach contrast $ΔH = 5$-8\,mag and $ΔK_\mathrm{s} = 4$-7\,mag in the radius range $r > 0.2"$, which enabled us to constrain the presence of wide companions. For Y~Oph, FF~Aql, X~Sgr, W~Sgr, and $η$~Aql at $r > 0.2"$, we ruled out the presence of companions with a spectral type that is earlier than a B7V, A9V, A9V, A1V, and G5V star, respectively. For $0.1"< r < 0.2"$, no companions earlier than O9V, B3V, B4V, B2V, and B2V star, respectively, are detected. A component is detected close to $η$~Aql at projected separation $ρ= 654.7 \pm 0.9$\,mas and a position angle $PA = 92.8 \pm 0.1^\circ$. We estimated its dereddened apparent magnitude to be $m_H^0 = 9.34 \pm 0.04$ and derived a spectral type that ranges between an F1V and F6V star. Additional photometric and astrometric measurements are necessary to better constrain this star and check its physical association to the $η$~Aql system.

研究动机与目标

• 利用高角分辨率成像探测经典造父变星的宽距目视双星，因为伴星可提供独立于模型的距离和质量测量。
• 通过宽距伴星的天体测量和光度测量，改进对造父变星年龄和演化历史的约束。
• 检验自适应光学成像在探测原本被明亮造父变星掩盖的暗淡、炽热主序星伴星方面的有效性。
• 探究双星造父变星是否可通过直接轨道测量成为精确的距离和质量校准工具。
• 解决先前对 η Aql 周围伴星的光谱和天体测量探测结果之间的矛盾，特别是紫外光谱中推断的 B9.8V 星与新发现的 F 型星之间的差异。

提出的方法

• 使用甚大望远镜上的 NACO 自适应光学仪器，在幸运成像模式下获取深近红外成像，采用多个宽波段和窄波段滤光片（H、Ks、NB1.64、NB2.17）。
• 通过参考星减除和图像叠加处理进行数据还原，以提高对暗淡伴星的探测灵敏度。
• 应用天体测量和光度分析，在 1.7′′×1.7′′（η Aql 为 3.4′′×3.4′′）视场内检测并表征伴星。
• 计算作为角分离函数的探测对比度极限（ΔH、ΔKs、ΔNB），以排除特定光谱型的伴星。
• 基于消光定律应用去消光校正，估算探测到天体的固有星等和光谱型。
• 通过与哈勃空间望远镜、紫外光谱和斑点干涉测量的先前观测结果交叉验证，评估物理关联性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 η Aql 周围探测到的宽距伴星的性质和光谱型是什么？其与先前紫外光谱探测结果相比如何？
• RQ2 在分离角 >0.2 角秒处，对经典造父变星伴星的对比度极限是多少？哪些光谱型可被排除？
• RQ3 自适应光学成像是否能探测到因宽距而被径向速度或干涉测量技术遗漏的伴星？
• RQ4 在 η Aql 周围探测到的 F 型伴星是否与造父变星系统物理相关？还需何种后续观测来确认其性质？
• RQ5 探测极限如何随滤波器和分离角变化？这对未来使用 VLT/SPHERE 或 Gemini/GPI 等仪器的巡天有何启示？

主要发现

• 在 η Aql 周围 ρ = 654.7 ± 0.9 毫角秒、PA = 92.8° 处探测到一颗伴星，其去消光后的 H 星等为 9.34 ± 0.04 星等。
• 该伴星的光谱型被限制在 F1V 至 F6V 之间，与先前紫外光谱推断的 B9.8V 星不一致。
• 在 Y Oph、FF Aql、X Sgr、W Sgr 和 η Aql 的视场内，于分离角 >0.2 角秒范围内未发现其他伴星。
• 当 r > 0.2 角秒时，可排除的伴星光谱型分别为：Y Oph 的 B7V，FF Aql 的 A9V，X Sgr 的 A9V，W Sgr 的 A1V，η Aql 的 G5V。
• 当 0.1 角秒 < r < 0.2 角秒时，可排除的伴星光谱型分别为：Y Oph 的 O9V，FF Aql 的 B3V，X Sgr 的 B4V，W Sgr 的 B2V，η Aql 的 B2V。
• 该伴星在窄带中可见于 7σ 水平，在 H 波段为 3σ，而在 Ks 波段几乎不可见，表明其在近红外波段存在显著的流量过剩。