| 题名 | Algol型食双星的时域观测研究 |
| 作者 | 王志华 |
| 答辩日期 | 2020-07-01 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 朱俐颖 |
| 关键词 | Algol 型食双星 掩食时变 O-C 轨道周期演化 物质转移 |
| 其他题名 | Time Domain Observation and Investigation of Eclipsing Algols |
| 学位专业 | 天体物理 |
| 英文摘要 | Algol 型食双星是指存在大陵五佯谬的，光变曲线为 EA/EB 型的食双星系统。Algol 型食双星是一类特殊的密近双星系统，具有十分重要的研究意义：(a).作为掩食系统，其时域光变曲线的主极小尖且深，便于精确获取掩食极小时刻；(b). 在所有类型的密近双星中，Algol 型食双星的时域观测资料积累时间最长，因此，最有利于研究掩食时变和轨道周期的演化；(c).Algol 型双星还是研究物质转移的天然实验室，物质转移在双星的演化中扮演了关键角色，是区别单双星演化的重要物理过程。我们对 Algol 型食双星进行了统计分析，并精选了一些典型的特殊样本进行详细的掩食时变和观测研究，包括三个长周期样本、两个短周期样本、以及两个相关类型样本，取得了如下研究结果：1. 统计分析搜集了 Kepler 天区里的 Algol 型半接食双星，并与 LAMOST、Gaia 等望远镜数据及恒星演化数据库进行了交叉，得到 176 个样本；以及 vsx 星表中的1002 个 Algol 型食双星，获得了其物理参量：轨道周期，主星的光谱型、质量、半径、表面温度、表面重力加速度、金属丰度、视向速度、年龄、距离等。得到了统计数分布情况，主星温度-年龄，质量-年龄，周期-温度的经验关系，可以应用到以后的研究工作中。2. 长周期样本（P > 1 d）在三个精选的长周期样本 RR Dra、BO Gem 和 SX Lyn 中都探测到了较大质量的第三天体。RR Dra 是一个轨道周期为 2.83 天的经典 Algol 型食双星。在120 年的数据跨度里对其轨道周期变化的分析发现，轨道周期正在经历一个长期增加的过程，增加率为 2.4(±0.3)×10 −6 d/yr。同时，还存在一个周期为 98.2 年，振幅为 0.134 天的周期性振荡变化，可解释为由于一个运行在椭率为 0.24 的轨道上的较大质量的第三天体引起的，其质量高达 3.6 M ⊙ 。而在对 TESS 的光变曲线分析后发现，第三光占比仅有 1-2%，且可用紧邻的 16 等星光度贡献来解释。那么该不发光的大质量第三天体就只能是一个黑洞的候选体。BO Gem 和SX Lyn 分别是周期约为整数 4 天和 2 天的食双星。轨道周期的分析发现存在大质量第三天体，且光变曲线解中没有第三光，暗示都存在着黑洞伴星候选体。由于轨道周期接近整数天，因此，在地面上很难观测其完整的光变曲线。空间望远镜项目 K2 和 TESS 分别观测了这两个样本的光变曲线。对光变曲线分析后，目前的初步结果表明它们可能都是分离双星，对这两颗源还有待进一步的研究。3. 短周期样本（0 < P < 1 d）这两个精选的短周期样本 SX Psc 和 XZ CMi 都是 Algol 型近相接食双星，且都探测到了较小质量的第三天体。SX Psc 是一个轨道周期为 0.8358808 天的短周期 Algol 型食双星。在使用兴隆 80cm 望远镜对其进行完整周期光变曲线的观测后，进行了数据的分析。结果表明，这是一个轨道倾角为 89 度的，主星充满度为 85% 的，小质量次星充满洛希瓣的 Algol 型完全掩食双星。在对其轨道周期的分析中发现，SX Psc 轨道周期的长期增加率为 4.64(±4) × 10 −8 d/yr，在守恒情况下，其物质转移率为 1.96 × 10 −8 M ⊙ /yr。同时，用光时轨道效应模型分析其小变幅的周期性变化可知，这可能是一个褐矮星候选体导致的。XZ CMi 在历史上是一颗具有很大争议的短周期 Algol 型食双星，轨道周期为 0.578809 天。我们的研究工作提出了新的模型，解决了历史上新的 O − C 数据不匹配周期性变化拟合趋势的问题；还发现了一个 0.42 M ⊙ 的第三天体。我们观测了完整的光变曲线，发现这是一个主星充满度高达 91% 的，小质量次星充满洛希瓣的 Algol型近相接食双星。同时，我们观测到了目视伴星，并对XZ CMi 进行了光谱观测。在天体测量和光谱数据的联合分析下，可以得知，这是一个非同源的聚星系统，并且，我们的研究结果也完美地解释了第三光和第三天体不匹配的问题。4. 相关类型样本随着物质转移和系统的角动量损失，近相接双星会演化成相接双星。V1005 Her 是一个轨道周期为 0.27895803 天的短周期类太阳食双星，通过对7年监测数据的分析，我们发现它是一颗浅度相接的活动双星，光变曲线随时间变化，轨道周期呈周期性变化。虽然它是一颗活动双星，但其活动子星辐射的能量不足以解释这种周期性变化，周期性变化是由于一个最小质量为 0.45 M ⊙ 的第三天体导致的。另外，NSVS 1425 是一个食 OB 型亚矮星双星 (sdOB+dM) 系统，展示出类似 Algol 的 EA 型光变曲线，但与 Alogl 型双星不同，它是经历过公共包层抛射以后形成的短周期密近双星。轨道周期的分析发现有一个近距离的亚恒星天体围绕着该双星运行，这个亚恒星天体介于行星和褐矮星之间，可能在该热亚矮星双星形成过程中扮演着重要的作用。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 天文学 ; 恒星与银河系 ; 恒星形成与演化 |
| 页码 | 130 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/25478]  |
| 专题 | 云南天文台_双星与变星研究组 |
| 作者单位 | 中国科学院云南天文台 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王志华. Algol型食双星的时域观测研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2020. |
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