| 题名 | 短周期红矮星双星的观测与研究 |
| 作者 | 张斌 |
| 答辩日期 | 2018-07-01 |
| 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 | 钱声帮 |
| 关键词 | 光变曲线 轨道周期 伴星天体 磁活动 |
| 其他题名 | The Observations and Studies on Short-period Red Dwarf Binaries |
| 学位专业 | 天体物理 |
| 英文摘要 | 通常，我们把由两颗极晚型主序星组成的密近双星系统叫作红矮星双星，它们的子星多为晚K 型或者M 型星, 质量一般小于0.8 M⊙，表面有效温度则介于2500 K 到5000 K 之间。红矮星是宇宙中数目最多的恒星，表现出主序演化时标长，磁活动性强且由于较暗而不易观测等特点。红矮星的普遍存在和极强的活动性使得短周期红矮星双星的研究成为恒星物理研究领域的一个热点。它们的研究为解决恒星结构演化理论面临的红矮星质量-半径关系难题、相接双星的最短周期截止现象和极端条件下的恒星活动规律等提供了良好的机会。通过对红矮星双星的研究，我们还可探究短周期相接双星的形成和演化机制，并通过实测结果去很好的限制双星的角动量损失理论，探讨恒星形成早期的动力学相互作用等。近年来，随着多个巡天项目的发展，发现了一批红矮星双星样本候选体，作者对其中一些样本进行了详细的测光观测研究，获得研究结果如下：1、通过使用2013 版本WD 测光解轨程序对1SWASP J200503.05-343726.5 的光变曲线进行了分析。分析结果表明1SWASP J200503.05-343726.5 是一颗位于轨道周期截止附近的浅度相接双星（f = 9%），处于几何相接阶段，但是质量比接近于1。如此高的质量比可能意味着该系统在零龄主序阶段质量比不小于0.7，主星从零龄主序到主序阶段并未过多演化，所以其恒星密度基本保持一致。与此同时，作者发现，观测得到的光变曲线是不对称的，光变曲线的畸变可能是因为主星磁活动产生的黑子引起的。此外，为了研究1SWASP J200503.05-343726.5 的轨道周期变化，我们收集了它的极小时刻，并首次对这些极小时刻进行了分析，研究结果表明它的轨道周期存在长期增加的趋势，这种变化可能是由于次星向主星转移物质引起的，计算得其周期变化率为：dP/dt = 5.43x 10-8days/yr。该系统可能由于第三天体或者磁滞影响了双星的动力学相互作用阶段，从而使其前身星经分离系统轨道收缩演化而来。2、通过对短周期相接双星1SWASP J140533.33+114639.1 的多波段光变曲线使用2013 版本WD 测光解轨程序的分析和研究，我们发现，该目标是一个质量比为1.55，相接度为7.9% 的浅度相接的W 次型相接双星。为了解释它不对称的光变曲线，我们尝试在次星上添加了一个黑子。这类双星可能由一个短周期的分离双星系统通过角动量损失逐渐演化而来，角动量的损失使得双星轨道收缩从而形成短周期相接双星。基于（O-C）分析方法，我们利用搜集到的所有测光极小数据，第一次分析了它的轨道周期变化。分析结果显示，双星系统的轨道周期在以dP/dt = +2.09x10-7days/yr 的变化率增加，这种变化可能由次星向主星的物质交流所引起。3、我们首次获得了短周期食双星1SWASP J224747.20-351849.3 和1SWASPJ034439.97+030425.5 多波段的光变曲线，并且使用2013 版本的W-D 程序对其进行了分析。为了拟合1SWASP J034439.97+030425.5 不对称的光变曲线，我们在它的主星上添加了一个黑子。研究中发现这两个源都有第三光存在，且第三光占总光度的比值分别是49.78% 和67.89%，说明它们可能是三体系统。解轨结果表明，它们都是W 次型相接双星，1SWASP J034439.97+030425.5 的相接度和质量比为f = 4.9%，q = 2.456，而1SWASP J224747.20-351849.3 的相接度和质量比为f =30.9%，q = 1.204。根据O - C 分析方法，我们利用收集到的极小时刻分析了它们的轨道周期变化。拟合结果表现出类似抛物线变化的趋势，这种结果可以用两子星之间的物质交流来解释。另一种解释就是，它们可能是伴星天体引起轨道周期长期变化的一部分。伴星天体在中心双星系统演化的过程中扮演了重要作用，主要是通过抽取双星系统的角动量来影响双星的形成和演化。4、本文采用2013 版本的W-D 程序研究了两个分离双星系统NSVS 11868841和GJ 3236 的四色光变曲线，考虑到观测光变曲线的不对称性，我们在拟合过程中使用了黑子模型。我们比较了之前公布的黑子参数，讨论了黑子的演化。在我们长达20 个小时的观测中，GJ 3236 的光变曲线记录到5 次耀斑事件，计算得其平均的耀斑爆发率为0.025 次每小时。无论是恒星黑子还是耀斑，都会影响食双星的演化。我们利用收集到的极小时刻，采用O - C 分析方法研究了这两颗星的轨道周期变化。研究结果表明，NSVS 11868841 的轨道周期存在一个周期为1.76 年的震荡，而GJ 3236 的轨道周期则只有一个线性变化。结合我们自己的研究和已经公布的统计结果，我们认为；分离双星系统轨道周期小于等于7 年的周期性震荡主要是由第三天体的光时轨道效应引起的，而Applegate 机制则需要更长的时间。5、我们获得了NSVS 01286630 两组新的四色光变曲线，并使用2013 版的W-D 程序对它们进行了解轨分析。研究结果表明，NSVS 01286630 是一个高轨道倾角的，有较强活动性的分离双星系统。系统的质量比大于1，但是次星有效温度比主星低，说明次星上有大面积黑子覆盖。基于磁发电机原理，我们讨论了黑子的活动性。我们利用自己观测所得和已经公布的极小时刻，使用最小二乘法对NSVS01286630 的轨道周期变化进行了分析。拟合结果表明，NSVS 01286630 的轨道周期存在一个周期为3.61 年的周期性变化成分，我们研究认为引起这种变化的原因是因为存在一个看不见的第三天体。根据拟合结果我们估算出第三天体的最小质量约为0.1M⊙，它可能在双星演化过程中通过转移双星系统的角动量而影响了双星的演化。6、通过使用2013 版本的W-D 程序对极短周期（小于0.2 天）食双星2MASSJ11553339+3544399 多色光变曲线的分析，我们发现，它是一个罕见的M-M 型分离食双星系统，其系统质量比为0.94，主次星与各自临界洛希瓣的充满度分别为90% 和84.8%。它可能由其前身星在磁滞和自旋轨道同步的作用下，通过损失角动量演化而来。我们根据经验的质量半径关系，估算两子星的质量和半径分别为：M1=0.475 0.035 M⊙, M2=0.441 0.044 M⊙, R1=0.516 0.089 R⊙ andR2=0.491 0.105 R⊙。然后，利用收集到的极小时刻，我们对它的轨道周期变化进行了首次分析。其O - C 分析揭示了一个轨道周期为9.51 年，振幅为0.00315天的周期性变化。我们经过分析认为，这种变化是由质量为M3sin(i) =0.125 M⊙的伴星天体引起的，且第三天体距离三体质心的距离约为3.96 个天文单位，它可能在双星早期演化的过程中抽取了双星系统的角动量，对双星的演化起了重要作用。这一发现是继BW03 V38 和GSC 2314-0530 之后，又一个处于关键演化阶段的双星样本，我们可以用它来研究M-M 型食双星的形成，演化以及磁活动。 |
| 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 | 119 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/25419]  |
| 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 | 张斌. 短周期红矮星双星的观测与研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2018. |
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