超软X射线源和再发新星的观测与研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 臧蕾
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| 答辩日期 | 2023-07-01 |
| 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 | 密近双星 掩食双星 双星演化 轨道演化 |
| 学位专业 | 天体物理 |
| 其他题名 | Observations and studies of supersoft X-ray sources and recurrent novae |
| 英文摘要 | 超软X射线源和再发新星是公认的Ia型超新星前身星候选体，都是由一颗质量较大的白矮星主星和一颗主序星（或者亚巨星等）伴星构成的激变双星。白矮星通过吸积盘不断吸积来自伴星的物质而使自身质量不断增大，并最终可能发生Ia型超新星爆炸。这两类强相互作用双星对研究Ia型超新星前身星的结构与演化，以及探讨双星物质转移和吸积等天体物理过程具有重要的科学意义。然而由于实测上的限制，目前发现的Ia型超新星前身星候选体并不多，被进行过详细分析研究的则更少，严重地限制了相关研究的进展。本文对一批特殊的Ia型超新星前身星样本进行了详细分析，以研究双星物质转移与白矮星的物质吸积等物理过程，探讨吸积盘的物理特征及演化进程，并估算即将发生Ia型超新星爆炸的时标等。主要创新研究成果如下： 1、天箭座V（V Sge）是首例超软X射线源的银河系光学对应体。作者使用云南天文台的一米光学望远镜对其进行了测光观测，并结合TESS空间望远镜所观测到的数据，求出了这颗掩食双星的一系列光极小时刻，最终确认了其轨道周期是长期减小的。同时根据其光变特征，发现此双星系统周围很可能存在星周物质。在天箭座V中，伴星质量略大于白矮星质量，因此长期减小的轨道周期揭示了较大质量的伴星以其热力学时标转移物质到白矮星上。但考虑到其较大质量的白矮星和较高的吸积率，天箭座V中应该存在吸积盘风，所以作者首次考虑了磁吸积盘风驱动的间接角动量损失机制对其轨道演化产生的影响。据此，作者估算出了天箭座V中物质转移率的大致范围，并估计出其白矮星很可能在至少一百万年后达到钱德拉塞卡质量，继而可能会发生 Ia型超新星爆炸。 2、仙女座QR（QR And = RX J0019.8+2156）是银河系中为数不多的持续性超软X射线源。作者使用TESS的资料以及AAVSO数据库所收集的数据，得到了这颗双星的一系列掩食时刻值。在国际上首次发现其轨道周期是长期连续增加的，且估算出了其两子星的质量。结果表明在仙女座QR中，伴星质量小于白矮星质量，长期增加的轨道周期揭示了较小质量的伴星以其热力学时标转移物质到白矮星。同时作者也提出，正是由于磁吸积盘风引起的间接角动量损失，驱动伴星持续充满洛希瓣，保证其物质源源不断地转移到白矮星上。并根据其光变特征，推测其物质转移或许存在短时标的微小波动。 3、人马座V617（V617 Sgr）是超软X射线源的银河系光学对应体。使用阿根廷CASLEO天文台的2.15米望远镜对人马座V617进行了长达近十年的测光监测，同时结合AAVSO的资料，拟合出了一系列掩食时刻，确认了其轨道周期是长期增加的。同时发现，在此之上还叠加着一个周期性振荡，这可能是由第三天体的光时轨道效应或伴星的磁活动周引起的。与仙女座QR一样，人马座V617中的伴星质量也略小于白矮星质量，轨道周期增加表明小质量伴星正不断向白矮星转移物质。同样，正是由于间接角动量损失机制，使得较小质量伴星持续充满其洛希瓣，才使其物质转移成为可能。 4、半人马座WX（WX Cen）也是一颗超软X射线源的光学对应体，作者同样使用TESS和AAVSO的数据，确认了其轨道周期是长期减小的。同时也估计出了其两子星的质量，发现伴星质量是略小于白矮星质量的，这与人马座V617和仙女座QR的情况类似。如果在角动量守恒的情况下，从小质量伴星到大质量白矮星的物质转移会引起轨道周期的长期增加，这与观测到的长期减小不符。为此，作者提出半人马座WX的轨道演化及物质转移是由系统角动量损失主导的，这种系统角动量损失是由伴星的磁星风以及磁吸积盘风二者单独或共同贡献的。同时，轨道的持续收缩使得，较小质量伴星始终充满其洛希瓣并不断向白矮星转移物质。 5、天蝎座U（U Sco）是银河系中著名的再发新星，同时其白矮星质量也接近钱德拉塞卡极限，是研究Ia型超新星前身星及其爆炸的重要天体。通过分析，作者确认了其轨道周期在两次新星爆发的间隙中是长期减小的。与半人马座WX、人马座V617和仙女座QR的情况类似，天蝎座U的伴星质量略小于白矮星质量。轨道周期的长期减小也不能解释为守恒的物质转移。作者提出，其轨道演化图景与半人马座WX类似，都是由角动量损失驱动，从而导致轨道的持续收缩，保证较小质量伴星始终充满其洛希瓣，并不断向白矮星转移物质，最终产生Ia型超新星。 从上述研究成果可以看出，超软X射线源和再发新星均存在长期的轨道演化，并伴随着复杂多变的光变特征，证实了这些双星的大质量白矮星具有较高的物质吸积率，进一步揭示了它们是Ia型超新星的前身天体，对研究Ia型超新星的起源等具有重要意义。在未来的研究中，我们将继续对超软X射线源和再发新星进行观测分析，并结合多波长的数据，测定大质量白矮星的自转，进一步探索白矮星吸积与自转白矮星的相互作用。同时，展开对其它包含吸积致密天体的双星的多波长观测分析，以深入研究致密天体的吸积及轨道演化，搞清楚Ia型超新星前身星的结构特征和演化进程。 |
| 学科主题 | 天文学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 0 |
| 源URL | [http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/26405]  |
| 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 | 臧蕾. 超软X射线源和再发新星的观测与研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2023. |
入库方式： OAI收割
来源：云南天文台
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