[论文解读] Two Additions to the New Class of Low Accretion-Rate Magnetic Binaries

Gary D. Schmidt, Paula Szkody+5 more|arXiv (Cornell University)|Oct 27, 2006

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 38被引用 31

一句话总结

该论文报告了在斯隆数字巡天中发现两个新的低吸积率磁性白矮星双星系统，其磁场强度分别为42 MG和57 MG，质量转移速率极低，为0.6–5×10⁻¹³ M☉ yr⁻¹。这些系统，包括一个轨道周期为82分钟的系统，为M型矮星伴星通过磁捕获产生的风吸积提供了有力证据，首次给出了M型矮星风损失率的现实估计，并表明风吸积型磁性双星可能比经典的洛希瓣溢出极磁星更常见。

ABSTRACT

Two new magnetic white dwarf accretion binaries with extremely low mass-transfer rates have been discovered in the course of the Sloan Digital Sky Survey. Measured magnetic fields are 42 MG and 57 MG, and one system orbits with a period of just 82 min. The new systems therefore significantly expand the range in properties exhibited by the small class. The measured accretion rates are very low, 0.6-5x10^{-13} Msun/yr, and multiple visits spanning more than a year confirm that this is not a short-lived characteristic. It is becoming increasingly clear that the low-mdot magnetic white dwarf binaries accrete by nearly complete magnetic capture of the stellar wind from the secondary star rather than by Roche lobe overflow. The accretion rates therefore provide some of the first realistic estimates of the total wind loss rates from M dwarfs. Although one or more of the eight systems known to date may be interrupted or possibly even extinct Polars, several lines of evidence suggest that most are pre-Polars whose evolution has not yet brought the secondaries into contact with their Roche surfaces. Considering the difficulties of identifying binaries over a wide range in field strength and accretion rate, it is quite possible that the space density of wind-accreting magnetic binaries exceeds that of the classical X-ray emitting, Roche-lobe overflow Polars.

研究动机与目标

• 识别并表征具有极低质量转移速率的低吸积率磁性白矮星双星系统。
• 确定这些系统中的吸积机制，并评估其是否为前极系统而非演化或已熄灭的极磁星。
• 通过测量的吸积速率估算M型矮星伴星的风损失率。
• 与经典的X射线发射极磁星相比，评估风吸积型磁性双星的空间密度和可探测性。

提出的方法

• 利用斯隆数字巡天（SDSS）的测光和光谱数据，基于异常的ugriz颜色和非类星体光谱识别候选系统。
• 使用2.3米布克望远镜和1.5米基伯望远镜上的SPOL仪器进行后续圆偏振测量，确认了塞曼分裂特征。
• 在4000–8000 Å波段以15 Å分辨率进行光谱分析，识别出塞曼谐频并推导出磁场强度。
• 利用成像偏振测量检测到与恒星风吸积相关的偏振调制。
• 通过测光和光谱调制推导出轨道周期，其中一个系统显示出82分钟的周期。
• 通过统计建模考虑了巡天选择效应，估算出此类系统的实际空间密度。

实验结果

研究问题

• RQ1 在低吸积率磁性白矮星双星系统中，吸积机制是什么？是否与洛希瓣溢出不同？
• RQ2 这些系统中测量到的吸积速率能否提供M型矮星风损失率的合理估计？
• RQ3 这些系统是前极系统，还是处于演化或已熄灭状态？
• RQ4 与经典的洛希瓣溢出极磁星相比，风吸积型磁性双星有多常见？
• RQ5 在当前巡天中，有多少比例的磁性白矮星可通过风吸积被探测到？

主要发现

• 发现了两个新的低吸积率磁性双星系统：SDSS J103100.55+202832.2（磁场57 MG）和SDSS J105905.07+272755.5（磁场42 MG）。
• 这些系统的吸积速率极低，为0.6–5×10⁻¹³ M☉ yr⁻¹，且在超过一年的多次观测中得到确认。
• 其中一个系统具有82分钟的短轨道周期，表明其为紧密双星系统。
• 塞曼发射特征证实了吸积是通过磁捕获M型矮星恒星风实现的，而非洛希瓣溢出。
• 极低的吸积速率表明，风吸积型磁性双星可能比经典的X射线发射极磁星更常见。
• 该研究表明，风吸积型磁性双星可能比以往认为的更普遍，尤其是在考虑到巡天选择偏倚的情况下。