[논문]W UMa형 접촉쌍성 AH Cancri에 대한 측광학적 연구

윤재혁; 김호일; 이재우; 김승리; 성언창; 경재만; 오갑수

doi:10.5140/jass.2003.20.4.249

W UMa형 접촉쌍성 AH Cancri에 대한 측광학적 연구
PHOTOMETRIC STUDY OF A W UMa TYPE CONTACT BINARY AH CNC 원문보기

韓國宇宙科學會誌 = Journal of astronomy & space sciences, v.20 no.4, 2003년, pp.249 - 260

윤재혁 (충남대학교 천문우주과학과, 한국천문연구원) , 김호일 (한국천문연구원) , 이재우 (충북대학교 천문우주학과) , 김승리 (한국천문연구원) , 성언창 (한국천문연구원) , 경재만 (한국천문연구원) , 오갑수 (충남대학교 천문우주과학과)

초록
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1998년 12월부터 1999년 5월까지 총 10일간 W UMa형 접촉쌍성 AH Cnc를 소백산천문대의 61cm 망원경과 PM512 CCD 카메라, 그리고 BVI 필터를 사용하여 CCD 측광을 수행하였다. 새롭게 얻은 BVI 광도곡선을 Wilson-Devinney 쌍성모델의 Mode 3(접촉형)으로 분석해서 측광해를 구하고 Roche 모형을 얻었다. 지금까지 발표된 모든 극심시각들과 이번 관측자료를 사용하여 얻은 (O-C)도를 분석해서 영년주기 증가율와 질량이동률을 계산하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

CCD photometric observations of a W UMa type contact binary AH Cnc were performed for ten nights from December 1998 to May 1999 using a PM512 CCD camera and BVI filters attached to the 61㎝ reflector at Sobaeksan Optical Astronomy Observatory. New BVI light curves were analyzed with contact Mode 3 of the Wilson-Devinney binary model. We obtained photometric solutions and Roche geometry of this binary system. Through the analysis of the (O-C) diagram with all times of minimum light published so far and including hour's secular variations of orbital period and the mass transfer rate were calculated.

주제어

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문제 정의

또한 산개성단 M67의 구성원이면서 H-R도에서 주계열의 전환점(turn-off point) 근처에 위치해 있다고 분석하였다. 이와 같이 연구자 사이에 광도곡선의 모양과 해가 상반되는 결과를 보이고 있어 이를 확인하고 그 이유를 규명할 필요가 있다고 판단되어 이 연구를 진행하게 되었다.

가설 설정

주성의 온도는 Whelan et .(1979)의 분광형 F7V와 식 이 없을 때의 색지수(B—V)=0.53을 이용하여 Popper(1980)와 Flower(1996)의 표로부터 6300K를 사용하였고, 반사율과 중력 감광 계수는 주성과 반성이 대류대기를 갖는다고 가정하고 이론값을 사용해서 고정인자로 사용하였다. 주연감광 계수는 Van Hamme(1993)의 표를 보간하여 결정한 비선형 로그함수를 사용하였다.

제안 방법

구하고, 우리 가 관측으로부터 구한 극심시각, Sandquist & Shetrone(2003)의 관측자료를 이용하여 본 연구에서 구한 극심시각 그리고 Kreiner et aZ.(2001)의 극심시각들을 분석하여 도를구하고 영년공전주기 변화율과 Maceroni&van, t Veer(1996) 가구한 쌍성 계의 총질량 (2.16M) 과우리 가 얻은 질량비(0.159)를 이용해서 질량 이동률을 계산하였다. 그리고 WD 프로그램의 Mode 3< 이용하여 측광해와 Roche 모형을 얻었다.
AH Cnc의 BVI 광도곡선을 그림 3과 같이 각각 70개의 대표점으로 만들어 과접촉 쌍성계에 적용되는 Wilson-Devinney 프로그램(Wilson 1990, 1992, 이하 WD라고 약함)의 Mode 3를 사용하여 측광해를 산출하였다. 필터 별 대표점들을 표 5에 보였다.
AH Cnc의 CCD 측광관측을 1998년 12월부터 1999년 5월까지 총 10일간 소백산천문대의 61cm 망원경에 액체질소로 냉각되는 PM512 CCD 카메라를 부착하여 수행하였다. 이때 사용한 필터는 Johnson 측광계와 근사한 유효파장을 보이는 BVI 필터이다.
BVI 필터로 각각 425, 421 그리고 311점의 관측점을 얻었고 표 1에 필터별 관측오차를 제시하였다. 그리고 극심부근의 관측점들을 사용해서 Kwee & van Woerden(1956) 방법(이하 KW 방법이라 약함)으로 구한 5개(주극심 2개, 부극심 3개)의 극심시각을 표 2에 제시하였다.
157)와 궤도경사각(86°)을 구하고 광도곡선의 형태가 그 때까지 알려진 W형이 아닌 A형임을 확인했다. 또한 산개성단 M67의 구성원이면서 H-R도에서 주계열의 전환점(turn-off point) 근처에 위치해 있다고 분석하였다. 이와 같이 연구자 사이에 광도곡선의 모양과 해가 상반되는 결과를 보이고 있어 이를 확인하고 그 이유를 규명할 필요가 있다고 판단되어 이 연구를 진행하게 되었다.
표 4의 선형 광도요소로 작성한 (O~C)도. 우리의 관측으로부터 구한 극심시각들을 화살표와 큰 원으로표시하였다. CCD는 CCD 관촉, PE는 광전관측, PG는 사진관측으로 구한 극심시각이고, I과 Ⅱ는 극심시각의형태를 나타낸다.

대상 데이터

WD 프로그램에 사용되는 인자들의 초기 입 력값은 분광관측을 수행 한 Whelan et d.(1979)과 가장 최근에 CCD 측광관측을 통해서 측광해를 구한 Sandquist & Shetrone(2003)의 연구자료를 참조하였다. 반성의 온도(7, 반사유44), 중력감광 계수(91, ) 그리고 주연감광계수(1, 312)를 고정인자로, 그 외의 다른 인자들은 조정 인자로 사용하였다.
(1979)과 가장 최근에 CCD 측광관측을 통해서 측광해를 구한 Sandquist & Shetrone(2003)의 연구자료를 참조하였다. 반성의 온도(7, 반사유44), 중력감광 계수(91, ) 그리고 주연감광계수(1, 312)를 고정인자로, 그 외의 다른 인자들은 조정 인자로 사용하였다. 주성의 온도는 Whelan et .

이론/모형

분석하여 구한 극심시각 그리고 Kreiner et .(2001)의 극심시각들을 사용하여 곡선 맞추기를 수행하였다. 사용된 모든 극심시각들을 표 3에 제시하였다.
AH Cnc 쌍성계의 Roche 모형을 얻기 위해서 표 6에 제시한 질량비, 상대반경(r(p>fsec)) 그리고 표면 퍼텐셜= Qs)을 사용하여 Roy(1978)가 제시한 방정식을 사용하여 계산한 이 계의 기하학적인 모양을 그림 4와 같이 계산하였다. 그림 4는 두 성분별을 극에서 적도면으로 투영하였을 때의 Roche 모형 이다.
이때 사용한 필터는 Johnson 측광계와 근사한 유효파장을 보이는 BVI 필터이다. 관측된 CCD 영상은 일반적으로 사용되는 전처리 방법으로 처리를 하였고, 측광은 Massey & Davis(1992)의 구경 측광 방법(APPHOT)을 사용하였다.
159)를 이용해서 질량 이동률을 계산하였다. 그리고 WD 프로그램의 Mode 3< 이용하여 측광해와 Roche 모형을 얻었다. 분석 결과는 질량비 0.
BVI 필터로 각각 425, 421 그리고 311점의 관측점을 얻었고 표 1에 필터별 관측오차를 제시하였다. 그리고 극심부근의 관측점들을 사용해서 Kwee & van Woerden(1956) 방법(이하 KW 방법이라 약함)으로 구한 5개(주극심 2개, 부극심 3개)의 극심시각을 표 2에 제시하였다. 이 극심시각들을사용하여 새로운 광도요소
53을 이용하여 Popper(1980)와 Flower(1996)의 표로부터 6300K를 사용하였고, 반사율과 중력 감광 계수는 주성과 반성이 대류대기를 갖는다고 가정하고 이론값을 사용해서 고정인자로 사용하였다. 주연감광 계수는 Van Hamme(1993)의 표를 보간하여 결정한 비선형 로그함수를 사용하였다. 질량비(q)는 Sandquist & Shetrone(2003)가 구한 값의 근처 값인 0.

성능/효과

O₇xlO-8M0/year'?l 과접촉 쌍성계이다. 또한, 측광해로부터 그려진 이론적인 광도곡선의 형태에서 볼 수 있듯이 광도곡선의 형태가 W형보다는 A형으로 해석하는 것이 타당하다고 보았다. 이러한 결과들은 Sandquist & Shetrone(2003)이 연구한 내용과 비교하면 거의 비슷하나, 그 이전의 연구자들에 의한 연구와는 상반되는 결과를 보인다.
그리고 WD 프로그램의 Mode 3< 이용하여 측광해와 Roche 모형을 얻었다. 분석 결과는 질량비 0.159, 궤도경사각 86°, 접촉도(fill-out factor) 49%, 영년주기 증가율 3.18 x 10-7day/year 그리고 질량이동률 5.O₇xlO-8M0/year'?l 과접촉 쌍성계이다.

후속연구

또한 Sandquist & Shetrone(2003)에 의하면 AH Cnc는 M67 산개성단의 구성원이면서 H-R도에서 주계열의 전환점 근처에 위치해 있다. 따라서 앞으로 더 많은 정밀한 분광관측과 측광관측이 이루어지면 이 쌍성계의 정확한 물리량들을 알 수 있고그것들을 바탕으로 성단에 대한 거리 및 나이결정과 같은 연구에도 도움이 될 것이다.

참고문헌 (11)

Binnendijk, L.. The orbital elements of W Ursae Majoris systems. Vistas in astronomy, vol.12, 217-256.

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10.1086/177785
10.1086/115703
10.1086/158841
Paczynski, B.. Evolutionary Processes in Close Binary Systems. Annual review of astronomy and astrophysics, vol.9, no.1, 183-208.

상세보기
Popper, Daniel M.. Stellar Masses. Annual review of astronomy and astrophysics, vol.18, no.1, 115-164.

상세보기
Sandquist, Eric L., Shetrone, Matthew D.. Time Series Photometry of M67: W Ursae Majoris Systems, Blue Stragglers, and Related Systems. The Astronomical journal, vol.125, no.4, 2173-2187.

상세보기
van den Berg, M., Stassun, K. G., Verbunt, F., Mathieu, R. D.. Photometric variability in the open cluster M 67 : I. Cluster members detected in X-rays. Astronomy and astrophysics, vol.382, no.3, 888-898.

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10.1086/116788
10.1086/156438
10.1086/168867

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