[论文解读] Third components with elliptical orbits in the eclipsing binaries: EQ Tau, IR Cas, IV Cas, RY Aqr & RZ Com

D. E. Tvardovskyi|arXiv (Cornell University)|Dec 29, 2019

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 2被引用 1

一句话总结

本研究调查了五组食双星系统（EQ Tau、IR Cas、IV Cas、RY Aqr 和 RZ Com）中的周期性 O-C 变化，将其归因于轨道偏心的第三颗天体。利用 AAVSO 和 BRNO 的光电观测数据，作者计算了质量转移速率、第三颗天体的最小质量以及轨道参数，揭示了这些系统中存在显著的质量转移和轨道偏心率。

ABSTRACT

This research is our forth article related to the topic of cyclic O-C changes, third components as the physical process that cause these changes and elliptical orbits of the third components. Here five more eclipsing binary stars were investigated: EQ Tau, IR Cas, IV Cas, RY Aqr and RZ Com. All of them have cyclic O-C curve with superposition of parabolic trend. We computed the mass transfer rate, minima possible mass of the third component and their errors for each of the researched stars.

研究动机与目标

• 调查五组食双星系统（EQ Tau、IR Cas、IV Cas、RY Aqr 和 RZ Com）中周期性 O-C 曲线变化的成因。
• 确定这些 O-C 变化的物理起源，特别归因于轨道偏心的第三颗天体。
• 估算每个系统中第三颗天体的质量转移速率及最小可能质量。
• 利用长期光电观测数据，优化轨道元素并评估第三颗天体参数的不确定性。

提出的方法

• 从 AAVSO 和 BRNO 数据库中收集长期光曲线分析所需的光电食极小时刻数据。
• 使用 MAVKA 软件从 AAVSO 光曲线中提取精确的食极小时刻，共获得 171 个极小时刻。
• 通过将观测到的极小时刻与星历表预测值比较，计算 O-C（观测值减去计算值）残差。
• 通过拟合线性与抛物线趋势的组合，对 O-C 曲线进行建模，以同时反映长期变化与周期性变化。
• 通过在 ±1σ 置信区间内搜索参数空间，估算第三颗天体的轨道元素。
• 利用推导出的 O-C 趋势与轨道动力学关系，计算质量转移速率与第三颗天体的最小质量。

实验结果

研究问题

• RQ1 EQ Tau、IR Cas、IV Cas、RY Aqr 和 RZ Com 中观测到的周期性 O-C 变化是由什么引起的？
• RQ2 这些系统中，双星组分与第三颗天体之间的质量转移速率是多少？
• RQ3 第三颗天体的最小可能质量是多少？其不确定性如何影响轨道解的可靠性？
• RQ4 第三颗天体的轨道元素（尤其是偏心率与轨道倾角）如何约束观测到的 O-C 行为？

主要发现

• EQ Tau 的 O-C 曲线显示出周期约为 202 ± 4 天的周期性变化，质量转移速率为 8.0 ± 0.4 M☉/yr。
• IR Cas 的质量转移速率为 12.8 ± 0.7 M☉/yr，周期性 O-C 变化的周期为 114 ± 10 天。
• IV Cas 的质量转移速率为 10.9 ± 0.9 M☉/yr，周期性 O-C 变化的周期为 970 ± 50 天。
• RY Aqr 的质量转移速率最高，达 48.3 ± 1.3 M☉/yr，周期性 O-C 变化的周期为 1300 ± 200 天。
• RZ Com 的质量转移速率为 -13.0 ± 0.1 M☉/yr，表明可能存在质量增加，周期性 O-C 变化的周期为 177 ± 2 天。
• 第三颗天体的质量估算误差控制在 7% 以内，轨道取向在 ±1σ 误差范围内可视化，所有系统的轨道构型均合理可信。