长周期激变双星物质运动与吸积盘不稳定性的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 孙起斌
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| 答辩日期 | 2024-07-01 |
| 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 | 激变双星 吸积盘 演化 |
| 学位专业 | 天体物理 |
| 其他题名 | A study of matter motion and accretion disk instability in long-period cataclysmic variable stars |
| 英文摘要 | 激变双星是由一颗白矮星（主星）与一颗充满洛希瓣的晚期主序星（次星）组成的半相接型密近双星系统，包括新星、再发新星、类新星、矮新星以及磁激变双星等重要亚型。当白矮星磁场较弱时，从次星转移的物质会在白矮星周围会形成吸积盘；反之，当主星磁场较强时，则可能会形成吸积帘或吸积柱。激变双星的众多现象均与物质运动及吸积盘的不稳定性相关，例如爆发、快速振荡、吸积盘进动、磁控吸积及轨道演化等。激变双星一个著名的观测特征是当轨道周期演化到在2至3小时之间时数量显著减少，被称为轨道周期空缺。长周期激变双星是指处于轨道空缺之上，周期长于3小时的系统。相比于短周期激变双星，这类双星通常具有比较高的物质吸积率以及温度较高和尺度较大的吸积盘，是研究物质运动和吸积盘不稳定性的天然实验室。另外，吸积是天文学中最重要的物理过程之一，普遍存在于不同尺度的天体中，如激变双星，X射线双星，原恒星和活动星系核等。长周期激变双星复杂的吸积盘结构特征使得它成为研究天体物理中吸积过程的最理想场所。同时，一些长周期激变双星如再发新星等由于拥有较大质量的白矮星和高的物质吸积率，因而可能成为 Ia 型超新星的前身星。这使得长周期激变双星的研究具有重要的科学意义和价值。然而，由于受到观测资料尤其是高精度连续不间断数据不足等的限制，人们对长周期激变双星中的物质运动和吸积盘不稳定性等的研究比较缺乏，严重限制相关领域的研究进展。作者抓住 K2 和 TESS 等空间巡天望远镜数据释放的宝贵机会，依托于这些望远镜的高精度连续不间断测光数据对长周期激变双星的爆发、准周期振荡、超级轨道信号、超级驼峰和轨道周期变化等进行详细的系统分析与研究，探讨长周期激变双星的物质运动和吸积盘不稳定性等。取得了如下主要研究成果： （1）激变双星中的超级轨道信号和负超级驼峰被认为源自倾斜盘的逆向进动，但是缺乏确凿证据。基于 K2 和 TESS 发布的测光数据，本研究在长周期类新星 SDSS J0812 中发现了周期分别为 3.0451(5) 天、0.152047(2) 天和 0.174686(7) 天的超级轨道信号、负超级驼峰和正超级驼峰。此外，本文发现 SDSS J0812 的掩食极小时刻、掩食深度和负超级驼峰的振幅分别存在 3.045(8) 天、3.040(6) 天和 3.053(8) 天的周期性变化。这些变化在倾斜盘进动的 ~ 0.75 相位时达到最大值，为倾斜盘的进动提供了新的证据。本研究发现的负超级驼峰的振幅随着倾斜吸积盘进动而发生周期性变化，是负超级驼峰起源与倾斜盘进动存在直接关联的有力证据。 （2）中偏振星作为激变双星的一个亚型，其主星磁场强度介于 1-10 MG 之间。强磁场截断了吸积盘内盘，物质沿磁力线流向磁极，形成吸积帘。目前，关于吸积帘的研究尚显匮乏，缺乏直接证据来证实其存在。本研究基于 TESS 数据，发现长周期中偏振星 TV Col 的掩食极小值的 O-C 以及负超级驼峰振幅均呈现出周期性变化，周期分别为 3.939(25) 天和 3.907(30) 天。此外，本文还发现 TV Col 的掩食深度呈现出双周期变化，周期分别为 P1 = 3.905(11) 天和P2= 1.953(4) 天，其中 P2 约为 P1 和盘进动周期的一半。我们认为，P1 可能源于倾斜圆盘进动导致的掩食中心亮度周期性变化，而 P2 则可能源于两个吸积帘随倾斜盘进动而产生的变化。这一双周期变化现象的发现，可能间接证明了吸积帘的存在，为研究中偏振星和倾斜盘进动提供了新的视角和途径。 （3）矮新星爆发通常被认为是由于吸积盘的热不稳定性引起的，而负超级驼峰则起源于倾斜盘进动与来自次星物质流的相互作用。然而，将热不稳定盘和倾斜盘结合的研究尚显不足。基于 TESS 数据，本文在长周期矮新星 AH Her 中发现了周期为 0.24497(1) 天的负超级驼峰，并发现负超级驼峰的振幅随着爆发的变化而变化。因此，我们建议负超级驼峰振幅与爆发的关系可以作为研究吸积盘不稳定性和负超级驼峰起源的重要窗口。此外，本研究还在 AH Her 的长爆发顶端发现了 ~ 2800 秒的准周期振荡。这一发现表明，在 Z Cam 型矮新星的长爆发顶部存在准周期振荡的现象可能是普遍现象。 （4）自首个负超级驼峰系统被发现至今已逾四十年，然而被发现的系统数量仅约百个，相较于数万颗的激变双星，负超级驼峰现象显得尤为罕见。本文依托 TESS 测光数据，新发现了九颗长周期负超级驼峰系统，它们分别是 ASAS J1420、TZ Per、V392 Hya、ASASSN-V J1137、ASASSN-V J0611、2MASS J0715、LAMOST J0925、ASASSN-17qj 以及 ZTF18acakuxo。值得一提的是，我们确定了其中七颗激变双星的轨道周期。这些新发现不仅丰富了负超级驼峰样本，更为后续深入探究其物理特性及演化机制提供了不可或缺的数据支撑。 （5）在激变双星中，准周期振荡是一种小振幅的快速振荡现象，其周期范围通常介于几百秒至几千秒之间。尽管人们普遍认为这种振荡现象与高物质转移率和吸积盘密切相关，但关于其具体的起源机制，仍存在诸多争议。基于 TESS 的测光数据，本文在长周期矮新星 HS 2325+8205 的长爆发中探测到了周期约为 ~ 2160 秒的准周期振荡，并发现准周期振荡的振荡强度与轨道相位之间存在相关性。因此，我们提出轨道相位与准周期振荡之间的关系可以作为研究准周期振荡起源和吸积盘上物质运动的重要窗口。 |
| 学科主题 | 天文学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 0 |
| 源URL | [http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/28034]  |
| 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 | 孙起斌. 长周期激变双星物质运动与吸积盘不稳定性的研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：云南天文台
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