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Kompakte Doppelsterne: Hot subdwarf Sterne (ESO bearbeitet von Geier) Hot Subdwarfs R ≈ 0.1 - 0.3 RO Horizontalast = He-Brennen Subwarfsterne in engen Doppelsternen 0.6 d ~50% in Doppelsternen mit P <30d, Median: 0.6 Tage Begleiter unsichtbar: -Weißer Zwerg - Massearmer Hauptreihenstern -Brauner Zwerg Common envelope ejection Entstehung heißer Subdwarfs: -Common envelope ejection -auf dem ersten Riesenast - Kompakte Doppelsterne: SD + MS/WD in engem Orbit (P<30d) Einzel-linige spektroskopische Doppelsterne Orbitparameter: Nur von der Primärkomponente Radialgeschwindigkeits-Halbamplitude K Umlaufperiode P Einzel-linige spektroskopische Doppelsterne Einzel-linige spektroskopische Doppelsterne Orbitparameter: Nur von der Primärkomponente K Radialgeschwindigkeits-Halbamplitude K Umlaufperiode P Einzel-linige spektroskopische Doppelsterne Orbitparameter: Nur von der Primärkomponente P Radialgeschwindigkeits-Halbamplitude K Umlaufperiode P Massenfunktion Problem unterbestimmt! sin i < 1, Annahme für M1 → Untergrenze für M2 • Ziel: Bestimmung der fundamentalen Parameter → M1, R1, M2, R2 • Spektralanalyse der sichtbaren Komponente (z. B. sdB) durch Vergleich mit Modellen → Effektivtemperatur, Schwerebeschleunigung Sternmodelle → M1, R1 • Bei großen Samplen ist eine statistische Analyse möglich • Annahme: Statistische Verteilung der Inklinationswinkel → Verteilung der Begleitermassen M2 → Vergleich mit Doppelstern-Populationsmodellen • PROBLEM: Selektionseffekte! In engen Doppelsternsystemen wirken besonders hohe Gezeitenkräfte → Synchronisation von Umlauf- und Rotationsperiode Synchronisation 3 3 f (M 1) K P 2 G M 2 (sin i ) 3 (M 1 M 2 ) 2 Synchronisation M 1 M sdB 0 . 3 0 . 48 M O R M 1G g Bestimmung der Schwerebeschleunigung g Effektivtemperatur und Schwerebeschleunigung werden durch Fitten mit Modellspektren bestimmt (Geier et al. 2007) Synchronisation v rot 2 R P sin i v rot sin i v rot v rot sin i P 2 R Messung der projizierten Rotationsgeschwindigkeit Spektrallinien werden durch Rotation verbreitert (Gray 1992) (Gray 1992) Messung der projizierten Rotationsgeschwindigkeit Spektrallinien werden durch Rotation verbreitert (Gray 1992) (Gray 1992) Messung der projizierten Rotationsgeschwindigkeit Spektrallinien werden durch Rotation verbreitert (Gray 1992) (Gray 1992) Messung der projizierten Rotationsgeschwindigkeit Spektrallinien werden durch Rotation verbreitert (Gray 1992) (Gray 1992) Messung der projizierten Rotationsgeschwindigkeit Spektrallinien werden durch Rotation verbreitert (Gray 1992) (Gray 1992) Messung der projizierten Rotationsgeschwindigkeit Spektrallinien werden durch Rotation verbreitert (Gray 1992) Begleitermasse M2 = 0.40 – 0.90 MO Weißer Zwerg M1 + M2 = 1.40 MO Chandrasekhar-Masse SN Ia Vorläufer Kandidat Ellipsoidale Verformung m q M 2 M1 (Hanke) Ellipsoidale Verformung Ellipsoidale Verformung Roche Model Modulation mit halber Orbitperiode (KPD 1930+2752 sdB+WD; Geier et al. 2007) Reflektionseffekt Heißer Stern mit kühlem Begleiter ESO-NTT/Ultracam T.Marsh, priv.comm. Reflektionseffekt • Problem: Aufheizung des Begleiters ist noch nicht richtig verstanden → Keine echte Reflektion! → Effekt auch von anderen Parametern abhängig → Nur bedingt für Analysen geeignet • Messgenauigkeit vom Boden aus ist begrenzt Differenzielle Photometrie Erdatmosphäre begrenzt Genauigkeit → Seeing → Absorption → Rötung Zeitlich variabel! Differenzielle Photometrie Vergleichssterne müssen parallel beobachtet werden → gleiche Helligkeit → gleiche Farbe → nahe am Objekt → nicht variabel! Differenzielle Photometrie Maximale Genauigkeit: 0.1 % Weltraumteleskope CoRoT COnvection ROtation and planetary Transits Start 2007 0.27m-Spiegel → Gesichtsfeld: 3 x 3 Grad Weltraumteleskope CoRoT 150 Tage Lichtkurven von 200000 Objekten Weltraumteleskope Kepler (NASA) Start 2009 0.95m-Spiegel 95 Megapixel Camera → Gesichtsfeld: 12 x 12 Grad Weltraumteleskope Kepler >3.5 Jahre Lichtkurven von 150000 selektierten Objekten Weltraumteleskope Heiße Subdwarfs im Keplerfeld (Ostensen et al. 2010) Kepler Lichtkurve von KPD 1946+4340 Bloemen et al. 2011, MNRAS http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1365-2966.2010.17559.x/full#f1 Die Lichtkurve von KPD 1946+4340 (Bloemen et al. 2011) KPD 1946+4340: sdB Doppelstern mit 0.4 d Periode Extrem schwache Bedeckungen + Massenfunktion → Begleiter ist ein Weißer Zwerg Die Lichtkurve von KPD 1946+4340 (Bloemen et al. 2011) Sinusoidale Variation mit halber Orbitalperiode → Ellipsoidalverformung Die Lichtkurve von KPD 1946+4340 (Bloemen et al. 2011) Probleme mit dem Modell → Bedeckungen zu tief → Ellipsoidalvariation ist assymmetrisch Microlensing (NASA) Microlensing (DLR) Microlensing (OGLE) Die Lichtkurve von KPD 1946+4340 (Bloemen et al. 2011) Microlensing ist nachweisbar → Bedeckung weniger tief → Anti-transits bei Bedeckungen durch Neutronensterne oder Schwarze Löcher! Doppler-Beaming (Wikipedia) Doppler-Beaming (Wikipedia) Doppler-Beaming v F F ,0 1 B c Fλ Gemessener Fluss Fλ,0 Emittierter Fluss B Beaming-Faktor: Abhängig von Spektrum des Objekts und beobachteter Wellenlänge v Geschwindigkeit der emittierenden Quelle Doppler-Beaming v F F ,0 1 B c Bei engen einzel-linigen Doppelsternen: → Sinusförmige Variation mit Orbitalperiode → Amplitude proportional zur Radialgeschwindigkeit Die Radialgeschwindigkeitskurve von KPD 1946+4340 (Bloemen et al. 2011) 1 K 164 km s , B 1.3 Fm ax 2 B K c 0.001 0.1% Kepler observations of the beaming binary KPD 1946+4340 Bloemen et al. 2011 WD: M=0.59+-0.02 M⊙ R=0.0137+-0.0004R⊙ sdB: M=0.47+-0.03 M⊙ R=0.212+-0.006R⊙ Tidally bound rotation Der sdB Doppelstern mit der kürzesten Periode Periode: P=0.0489790717 (38) day RV Halbmplitude: K= 380 km/s 3 f(M ) K P 2 G M vis (sin i ) 3 ( M vis M invis ) sdB Masse: 0.46 M⊙ (Han et al. 2003) 2 Der sdB Doppelstern mit der kürzesten Periode Period: P=0.0489790717 (38) day Lichtkurve: -Ellipsoidale Variationen + Doppler boosting Inclination: 80° M(comp) = 0.72 M⊙ Enge Doppelsterne als Messinstrument? (HW Vir, Lee et al. 2009) Die Orbitperiode von bedeckenden Doppelsternen ist stabil → Präzise Zeitmessung möglich O-C-Methode Periodische Abweichungen von beobachteten (observed = O) und berechneten (calculated = C) Bedeckungszeiten O-C-Methode Zusätzliche Begleiter! Eclipse Timings: O-C Beuermann et al. 2012, A&A 543, 138 O-C Methode: HW VIR Beuermann et al. 2012, A&A 543, 138 HW Vir -Ein Doppelstern aus sdB & MS Stern - 2 Zirkum-DS Begleiter: - 1.) P=12.7 Jahre, e=0.45, M=14 Jupitermassen, Planet/BD - 2.) P=55 Jahre, e=0.0, M=30-120 Jupitermassen BD/MS Hot Subdwarf Stars - 50 % enge Doppelsterne P<30 Tage - 5 von 6 sdB/MS Doppelsterne, die mehr als 5 Jahre lang überwacht wurden, haben weitere massearme Begleiter (Braune Zwerge oder Gasplaneten) Primordial oder 2. Generation