不同年龄的银河星团中过相接双星前身星和后继天体的分光巡天

钱声帮2005 年 10 月 19 日

过相接双星的基本观测特征：• Sp.=(A)FGKM

• 0.22 < P <1 days

• 0.063 < q < 1

• Light curve = EW-type

• 过相接双星是两子星均充满并溢出各自的洛希瓣且具有对流公共包层的强相互作用双星系统 ;

• 过相接度： 0 < f < 1:

• 数密度分布；• 主星质量和轨道周期关系；• 轨道周期和光变曲线变化 ;

• 强 X 射线和射电发射 ;

• 从上世纪六、七十年代起，关于它的形成、活动、结构和演化一直是天体物理中令人感兴趣的研究课题之一。

21

1

f

过相接双星形成和演化的一个可能途径：

Detached binaries

NCB stars

Over-contact binaries

Deep, low-mass ratio binaries

Single rapid-rotating stars (e.g. BSs)

A possible scheme for the formation and evolution of overcontact binary syetems (Bradstreet & Guinan, 1994)

过相接双星前身星和后继天体的研究意义：• 了解密近双星的演化链；• 研究双星的质量和角动量的交流、重新分

别和损失；• 为研究双星中的特殊物理过程提供良好的

机会；• 有助于完善演化星族合成、为研究星系演

化提供新的信息。

• The phenomena of the blue straggler stars and the FK Com-type stars are not well understood problems in stellar astrophysics.

• BSs are main-sequence or slightly evolved stars in a cluster that are more massive than the turn-off stars;

• One of the possibilities for their formations is from the coalescence of W UMa-type overcontact binary

Blue straggles in the old open cluster M67 (Deng, et al. 2001)

没有解决的问题 :

Detached binaries

NCB stars

Over-contact binaries

Deep, low-mass ratio binaries

Single rapid-rotating stars (e.g. BSs)

• 短周期类太阳分离前身星的形成；

• 这样的演化链是否存在，质量损失率、磁耦合和引力耦合过程、角动量损失率等；

• 物质转移过程和物质转移率；

• 公共包层的形成和演化，双星间的能量转移；

• 双星的并合过程；

• 各个演化阶段的时标；

正在和预计开始的研究课题：• 用国内中小口径望远镜重要演

化阶段上的密近双星进行观测和长期监测研究。

宇宙中质量比最小的过相接双星 V857 Her （ q= 0.063 ）

• UX Eri;

• FZ Ori;

• FG Hya;

• RZ Com;

• RW Dor;

• V396 Mon.

•密近双星的光时轨道效应与第三天体的搜寻和研究，为密近双星的形成和演化提供新的线索

The light-time effect caused by the presence of a third body.

• VZ Psc;

• AD Cnc;

• V532 Mon;

• V508 Oph

• V417 Aql;

• LO And

SW Lyn ：• The possible

third component:

M3 > 0.944 M⊙, P3=5.86 years ;

• The fourth one: M4>0.076 M⊙, P4=32.1 years. It may be a brown dwarf or a giant planet. 过相接双星中最小变幅的光 - 时轨道效应 (FU Dra ) 。

• 密近双星极端物理条件下恒星磁活动的研究。

•用丽江２．４米望远镜对银河星团和河外星系中的密近双星进行光变巡天和研究，把河外星系中的分离双星作为宇宙测距的标准烛光 ;

不同年龄的银河星团中过相接双星前身星和后继天体的分光巡天

• 近十年来双星研究领域的一个新进展是对银河星团和临近星系进行较大规模的变星测光巡天，发现年老的疏散星团和球状星团中普遍含有过相接双星，而年轻的疏散星团中过相接双星的数目较少或几乎没有，有力地支持了相接双星形成和演化的假设。然而，巡天中发现的过相接双星前身星和后继天体确非常少。

不同年龄的银河星团中过相接双星前身星和后继天体的分光巡天

• 已用国内中小口径望远镜对不同年龄的星团中过相接双星进行测光监测研究；

TX Cnc in the young open c

luster Praesepe (=M44, N

GC2632);

QX And in the intermediate

age open cluster NGC 752;

AH Cnc in the old open clus

ter M67 .

• 过相接双星由于两子星的距离比较近，子星的几何尺寸相对于间距较大，是掩食极容易发生的天体（轨道倾角大于 57 度就会发生掩食）；

• 对于较长周期的过相接双星的前身天体 ( 分离双星系统 ) ，只有当轨道倾角接近９０度时掩食才发生。

• 分光巡天是发现和研究星团中过相接双星前身星和后继天体的一个非常有效的方法。是检验过相接双星形成和演化理论的关键，对研究双星的形成和演化，以及探讨双星中的特殊物理过程具有极其重要的意义 ;

• 国际上还没有对不同年龄的银河星团中过相接双星前身星和后继天体进行系统的分光巡天。

掩食极容易发生的过相接双星

当轨道倾角接近９０度时掩食才发生的分离双星

研究意义：

观测计划：• 精选一批不同年龄的疏散星

团，用 LAMOST 进行光谱巡天，寻找星团中过相接双星及其前身星（分离双星和近相接双星）和后继天体（快速自转单星）；

•过相接双星前身星的光谱特征：谱线的多普勒移动（视向速度的变化）和晚型子星强的 CaII 的 H 和 K核心发射 ;

•过相接双星后继天体（快速自转单星）的光谱特征：谱线展宽和强 CaII 的 H 和 K核心发射。

•光谱观测： 1 、红端中色散光谱巡天； 2 、蓝端中色散视向速度　　　　　　　观测

研究目标：

• 用 LAMOST 对一批不同年龄的星团中目标星进行光谱巡天，寻找星团中过相接双星及其前身星和后继天体，检验相接双星的形成和演化理论，寻找各类天体间可能的演化联系；

• LAMOST 的光谱巡天与丽江 2.4 米望远镜的测光巡天以及国内其它小望远镜的长期测光监测结合起来，可求解不同演化阶段上样本星的基本物理参量，结合轨道变化研究等方面的结果，探讨双星质量和角动量交流和损失等的物理规律；

• 比较不同年龄的星团中处于不同演化阶段的样本星的数密度分布，给出不同演化阶段的演化时标，为演化星族合成提供基本的物理输入，为研究星系演化提供新的信息。

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