激变双星中吸积盘物理特性的分析研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 刘伟
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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 超级爆发 超级驼峰 掩食 |
| 学位专业 | 天体物理 |
| 其他题名 | Analytical Study on the physical properties of accretion disks in cataclysmic variables |
| 英文摘要 | 包含吸积盘的激变双星通常是由一颗磁场较弱的白矮星与一颗晚期主序星构成的半相接双星系统。充满洛希瓣的主序伴星通过内拉格朗日点源源不断向弱磁白矮星转移物质从而在白矮星周围形成吸积盘。与含有较大质量中心天体其它吸积系统（如X射线双星）相比，激变双星中的吸积盘半径较小，并且它们距离地球更近，便于我们进行详细研究。此类吸积盘及其吸积过程的研究对于理解其它种类的吸积天体及系统具有重要意义。国内外海量的巡天观测正提供越来越详细的激变双星吸积盘的信息。通过对激变双星不间断的高精度观测资料进行分析，能获得其光变曲线展现出的各种各样的复杂变化规律，例如：爆发、周期性振荡和掩食等等。这些现象与吸积盘上的活动密切相关。作者基于当前大规模的巡天数据，对各种激变双星的吸积盘物理特性进行了研究。主要取得了以下研究成果：1.利用TESS观测得到的光变曲线对经典长周期矮新星EX Dra进行了分析研究。 在其宁静态光变曲线中同时发现了轨道周期信号、负超级驼峰信号和超轨道信号。 周期为4.39(7)天的超轨道信号十分特殊，主极大和次极大光变曲线显示出类正弦变化，次极小的光度是周期性变化却不是类正弦的， 然而主极小光度是不变的，这表明在宁静态的时候吸积盘被伴星完全遮挡。 超轨道周期反映了吸积盘的进动周期，是从观测上得到进动周期的最佳窗口。受进动影响宁静态的掩食极小时刻O - C曲线存在周期性振荡现象，振荡周期为3.9(5)天。 负超级驼峰在爆发的时候会消失，此时在食外光变曲线展现出周期约40分钟的准周期振荡(QPOs)。QPOs在爆发峰值处相干性最强并随着爆发的结束而消失，可能是由于爆发时候吸积盘上的活动造成的。 该目标还表现出独特的双峰爆发，这种爆发光变给盘不稳定模型提出了挑战，研究结果表明双峰爆发与吸积盘进动密切相关。 长达三十年的AAVSO光变曲线中发现其爆发振幅和频率都发生了明显的变化，短时傅里叶变换分析结果表明在2003年1月爆发周期从20-25天切换到10-15天，爆发振幅下降了约1个星等。 而在2017年1月爆发模式又切换回来了。这种爆发变化类似“开关”的机制一般认为是由于吸积率的变化引起的，目前仅在这一个目标中发现了这种“开关”现象。2. 为了对比研究长周期和短周期激变双星中吸积盘的不同特性，作者还仔细分析了短周期激变双星SU UMa型星原型星SU UMa。 其完整超级爆发光变曲线首次被TESS完整观测记录，并通过频谱分析揭示了一个独特现象：在爆发时，不仅出现了超级驼峰，同时也观察到了掩食特征。由于进动的吸积盘的外缘部分受到掩食作用，而中心的白矮星并未被遮挡。 掩食极小时刻的O - C分析发现在超级驼峰B阶段的时候显示出周期性振荡现象，且振荡周期与进动周期基本吻合，这与EX Dra中的发现基本一致。利用A阶段超级驼峰的方法，计算得到了该系统的质量比为0.137(1)。与EX Dra不同的是，在爆发的时候没发现QPO，但是在宁静态的时候表现出明显的0.19天的长周期QPO。 研究发现负超级驼峰现象更多地出现在长周期系统中，而短周期系统中则主要表现为正超级驼峰现象。这种差异为理解不同周期激变双星吸积盘的动力学行为及物质传输机制提供了重要线索。3.从TESS的大量光变数据中识别了一批观测到超级爆发和超级驼峰的目标，并精选出了10个光变曲线信噪比较高的非掩食的SU UMa型星进行分析。 由于掩食对超级驼峰的轮廓有影响，故选择的都是非掩食目标，以保证O - C 分析更加准确。通过分析这十个目标的超级驼峰的周期和振幅变化规律，发现大部分的超级爆发都存在典型的三个超级驼峰阶段，但是ER UMa中没有任何三个阶段的迹象。几乎所有的超级驼峰的总体周期变化率都是负的，而B阶段是正的。计算结果显示这些目标质量比处于0.1-0.2之间， 进动周期在2天左右，小于长周期激变双星EX Dra的4.39(7)天的进动周期。 对这些超级驼峰信息进行了统计分析并给出了轨道周期和超级驼峰周期之间的经验关系，利用该关系得到了10个未知轨道周期的SU UMa系统的轨道周期。4.根据理论模型推测，银河系中高达40%至70%的激变双星理论上应该已经进化到了周期反弹阶段，然而实际观测到的数量远远低于这一预期数值。为了填补这一差距，作者将TESS卫星的数据与VSX星表进行了整合分析，从中找出了47个被观测到超级驼峰的目标。通过运用A阶段超级驼峰和相关方法，计算出了这些目标的质量比，并确定了这些目标所处的演化阶段。识别出了四个周期反弹体的候选体，它们的质量比均小于0.1，符合周期反弹体的特征。其中，DI UMa和RX Vol两个系统的质量比分别为 0.036(2) 和0.063(7)，它们被高度怀疑为周期反弹体。 1RXS J185310和RZ LMi表现出处于最小周期或者周期反弹阶段的特征。 此外，研究还揭示了一个新的发现：在SU UMa型矮新星中，质量比越小的系统，其吸积盘的进动周期往往越长。 |
| 学科主题 | 天文学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 0 |
| 源URL | [http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/28039]  |
| 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 | 刘伟. 激变双星中吸积盘物理特性的分析研究[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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