[论文解读] The Death Spiral of T Pyxidis

J. Patterson, A. Oksanen+13 more|arXiv (Cornell University)|Mar 4, 2013

Astrophysical Phenomena and Observations被引用 4

一句话总结

本研究利用全球业余望远镜网络，从1996年至2011年追踪了再发新星T Pyxidis的1.8小时光变波。研究发现，2011年爆发后，轨道周期增加了0.0054%，表明白矮星至少喷射了3×10⁻⁵ M☉的质量——相当于超过300年的吸积量——暗示其整体正在损失质量，从而削弱其成为Ia型超新星的可能性。

ABSTRACT

We report a long campaign to track the 1.8 hr photometric wave in the recurrent nova T Pyxidis, using the global telescope network of the Center for Backyard Astrophysics. During 1996-2011, that wave was highly stable in amplitude and waveform, resembling the orbital wave commonly seen in supersoft binaries. The period, however, was found to increase on a timescale P/P-dot=3x10^5 yr. This suggests a mass transfer rate of ~10^-7 M_sol/yr in quiescence. The orbital signal became vanishingly weak (<0.003 mag) near maximum light of the 2011 eruption. After it returned to visibility near V=11, the orbital period had increased by 0.0054(6) %. This is a measure of the mass ejected in the nova outburst. For a plausible choice of binary parameters, that mass is at least 3x10^-5 M_sol, and probably more. This represents >300 yr of accretion at the pre-outburst rate, but the time between outbursts was only 45 yr. Thus the erupting white dwarf seems to have ejected at least 6x more mass than it accreted. If this eruption is typical, the white dwarf must be eroding, rather than growing, in mass -- dashing the star's hopes of ever becoming famous via a supernova explosion. Instead, it seems likely that the binary dynamics are basically a suicide pact between the eroding white dwarf and the low-mass secondary, excited and rapidly whittled down, probably by the white dwarf's EUV radiation.

研究动机与目标

• 监测T Pyxidis的长期光变特性，以理解其轨道与吸积行为。
• 测量新星爆发期间及之后轨道周期的变化，以推断质量喷射情况。
• 评估白矮星随时间是吸积质量还是损失质量，特别是在其可能成为Ia型超新星的背景下。
• 探讨该双星系统的长期演化命运，基于观测到的质量转移与喷射动力学。

提出的方法

• 利用中心为后院天文学家全球望远镜网络开展长期光变监测活动。
• 分析光曲线以追踪1.8小时光变波，将其解释为双星系统中的轨道调制。
• 随时间测量轨道周期导数，以推断休眠期的质量转移速率。
• 利用2011年爆发后轨道周期的变化估算爆发期间喷射的质量。
• 应用理论建模，将观测到的周期变化与质量喷射关联，假设合理的双星参数。
• 根据周期导数估算吸积速率，得出休眠期的吸积速率约为10⁻⁷ M☉/yr。

实验结果

研究问题

• RQ1 T Pyxidis的1.8小时光变波在长时间尺度上是否稳定？其揭示了双星系统的轨道动力学的哪些信息？
• RQ2 根据轨道周期的变化，2011年新星爆发期间喷射了多少质量？
• RQ3 在吸积与喷射的平衡下，白矮星是持续获得质量还是损失质量？
• RQ4 观测到的喷射速率是否超过吸积速率？这对白矮星未来的演化有何影响？
• RQ5 该双星系统是否处于自我毁灭的演化阶段，导致白矮星因反复爆发而逐渐侵蚀？

主要发现

• 1996年至2011年期间，1.8小时光变波的振幅和波形保持高度稳定，表明轨道调制稳定。
• 休眠期间轨道周期的变化率对应于约10⁻⁷ M☉/yr的质量转移速率。
• 在2011年爆发最大亮度附近，轨道信号消失，检测不到（<0.003 mag）。
• 爆发后，轨道周期增加了0.0054(6)%，表明至少喷射了3×10⁻⁵ M☉的质量。
• 该喷射质量超过爆发前吸积速率下300年的吸积总量，暗示白矮星整体正在损失质量。
• 鉴于45年的爆发重复周期，白矮星可能喷射的质量超过其吸积质量的六倍，表明其正在被侵蚀而非增长。