大质量白矮星双星的观测研究

发布时间：2018-03-07 08:06

  本文选题：密近双星　切入点：恒星　出处：《中国科学院研究生院（云南天文台）》2014年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：根据密近双星中的子星白矮星质量，我们定义了一类具有相互作用的密近双星系统，名为大质量白矮星双星。在这类系统中，主星是一颗具有较大质量（一般接近或者大于1M⊙）的白矮星，而伴星可能是一颗主序星、红巨星或者渐进巨星分支等非简并恒星，也可能是一颗He星或者白矮星等简并星，在极端情况下甚至可能是一个中子星或者黑洞。在标准模型下，随着双星的演化，物质转移和物质吸积将会导致碳/氧（C/O）白矮星质量不断增加，当质量达到钱德拉塞卡质量极限时，C/O白矮星最终爆炸成为Ia型超新星（SN Ia）。远距离星系中Ia型超新星的测距工作，使人们认识到我们的宇宙是在加速膨胀的，并且揭示了暗物质和暗能量的存在，是天体物理研究领域乃至整个物理学的巨大突破，因此被授予了2011年诺贝尔物理学奖。然而，Ia型超新星的前身星，即Ia型超新星的起源，仍然是未解决的科学问题。一般认为，Ia型超新星可能诞生于具有一颗大质量C/O白矮星的密近双星系统。两颗子星的总质量等于或者超过钱德拉塞卡质量极限。或者通过吸积非简并伴星的物质，或者通过与简并的伴星并合，C/O白矮星质量增加并最终产生Ia型超新星。但是也有一些大质量的白矮星由于内部温度过高，形成氧/氖/镁（O/Ne/Mg）白矮星，最终坍缩成一颗中子星。 本论文详细介绍了大质量白矮星双星系统的可能演化结局及其理论模型，还介绍了多种不同类型的大质量白矮星双星系统。通过调研，我们搜集了几十颗有白矮星质量估测的大质量白矮星双星，作为一个样本。我们从中挑选了6个样本星（V Sge型双星V Sge、WX Cen和V617Sgr以及长周期的类新星BT Mon、V363Aur和QZ Aur），利用国内外的多个地面光学望远镜，对其进行了长期的测光监测。我们的研究工作获得了以下重要研究成果： 1.根据轨道周期分析，我们发现在长周期超软X-射线源V Sge和WXCen中，充满洛希瓣的伴星正在不断地向主星白矮星进行物质转移。这种洛希瓣外流的物质转移导致了我们观测到的轨道周期长期减小，这个结果与星风辐射外流物质转移模型预期的轨道周期变化恰恰相反，因此否定了以往研究中WX Cen是一个低质量比（q=M2/M11）的星风辐射外流超软X-射线源的观点。我们还对WX Cen进行了动力学分析并探测其基本物理参数的可能范围。而在短周期超软X-射线源V617Sgr中，我们观测到其轨道周期在长期增加。这个结果符合星风辐射外流物质转移模型的预期。这些超软X射线源都是很可能的Ia型超新星前身星候选体。 2. O-C分析结果表明，长轨道周期的类新星BT Mon、V363Aur的轨道周期正在不断下降。引力辐射和磁滞效应导致的轨道周期变化率比观测得到的轨道周期变化率要小1 2个量级，而主序伴星到主星白矮星的物质转移是导致BTMon和V363Aur中轨道周期变化的主要原因。因此，白矮星从伴星获得物质后其质量不断增加，并最终可能演化成Ia型超新星。测光观测和轨道分析结果显示，较高的物质转移过程可能存在于QZ Aur系统之中，而且主星白矮星的质量与主序伴星的质量非常接近。 3.在V617Sgr、 BT Mon和V363Aur的O-C图中探测到的周期振荡成分，，更可能是由第三天体的光时轨道效应导致的。计算结果表明，V617Sgr中的第三天体可能是一颗质量非常低的红矮星，而BT Mon和V363Aur中的第三天体均可能是几十倍木星质量的褐矮星。 4.除了大质量白矮星双星系统的研究之外，我们在HW Vir型星（激变双星前身星）HS0705+6700中探测发现了一颗围双星绕转的褐矮星第三天体。我们的观测结果表明，在这颗褐矮星的轨道之外还有可能存在另外一颗亚恒星天体在围绕双星运转。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（云南天文台）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P153;P145.5

【参考文献】

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1 ;Birthrates and delay times of Type Ia supernovae[J];Science China(Physics,Mechanics & Astronomy);2010年03期

本文编号：1578587