Μελέτη συστημάτων σε επαφή με μεγάλη διαφορά μάζας στο στάδιο της συγχώνευσης
Authors: Λαλούντα Ελένη 
Published: November 2023

Τα διπλά εκλειπτικά συστήματα σε επαφή (EW) με μεγάλη διαφορά μάζας αποτελούν πρόκληση για τα θεωρητικά μοντέλα καθώς τα τελευταία προβλέπουν τη συγχώνευσή τους σε έναν ταχέως περιστρεφόμενο αστέρα. Ο φυσικός μηχανισμός που πυροδοτεί τη συγχώνευση δεν είναι ξεκάθαρος, σύμφωνα όμως με το πιο διαδεδομένο σενάριο οφείλεται στην αστάθεια Darwin (παλλιροϊκή αστάθεια) που συμβαίνει όταν η στροφορμή λόγω ιδιοπεριστροφής των μελών γίνει μεγαλύτερη από το 1/3 τη τροχιακής στροφορμής του. Ειδικότερα, όταν η διαφορά των μαζών ή όπως συνηθίζεται, ο λόγος των μαζών q=M_2/M_1 γίνει μικρότερος από μία κρίσιμη τιμή qmin, ο μικρής μάζας αστέρας δεν μπορεί πλέον να διατηρήσει τη σύγχρονη περιστροφή με το συνοδό του και η τροχιά τους μικραίνει, καταλήγοντας στη δημιουργία ενός ταχέως περιστρεφόμενου αστέρα τύπου FK Com ή σε έναν αστέρα τύπου Blue Straggler. Η τιμή qmin στην οποία επέρχεται η αστάθεια έχει υπολογιστεί σε 0.05-0.07 ανάλογα τις υποθέσεις που έχουν χρησιμοποιηθεί. Η μελέτη των EW συστημάτων με πολύ μικρό λόγο μαζών (Low Mass Ratio, LMR) είναι ιδιαίτερα σημαντική, διότι θα μπορούσε να παρέχει πληροφορίες για την αστρική εξέλιξη και για τους φυσικούς μηχανισμούς που εμπλέκονται σε αυτή. Κύριο αντικείμενο της διδακτορικής διατριβής είναι η εύρεση και μελέτη ενός μεγάλου αριθμού LMR συστημάτων. Το πρώτο κεφάλαιο, το οποίο αναφέρεται στο θεωρητικό πλαίσιο, περιλαμβάνει μια σύντομη περιγραφή της ταξινόμησης των διπλών εκλειπτικών συστημάτων, μια πιο αναλυτική περιγραφή των χαρακτηριστικών των EW καθώς και των σεναρίων προέλευσης και κατάληξής τους. Τέλος, γίνεται αναφορά στις δύο ιδιαίτερες κατηγορίες τους εκείνη των LMR συστημάτων (q≤0.25) και εκείνη με τιμή περιόδου γύρω ή κάτω από το όριο των 0.22 ημερών (Ultra Short Period Contact Binaries, USPCB). Το δεύτερο κεφάλαιο επικεντρώνεται στη περιγραφή της ανάλυσης Fourier χρησιμοποιείται για την ανίχνευση LMR συστημάτων. Παράλληλα, γίνεται μια σύντομη περιγραφή των φυσικών παραμέτρων που συνθέτουν το μοντέλο των EW συστημάτων και περιγράφεται η διαδικασία της μοντελοποιήσης των καμπυλών φωτός με το υπολογιστκό πακέτο PHOEBE-scripter και της εκτίμησης των αβεβαιοτήτων τους με προσομοιώσεις Monte- Carlo και τη μέθοδο parameter kicking. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφονται οι βάσεις δεδομένων Catalina Sky Survey (CSS) και the All Sky Automated Survey-3 (ASAS-3) που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα καθώς και η επεξεργασία των παρατηρησιακών δεδομένων. Στη συνέχεια, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της ανάλυσης Fourier στις δύο επισκοπήσεις τα οποία περιλαμβάνουν 190 υποψήφια LMR συστήματα με ολικές εκλείψεις. Ακολουθεί η φωτομετρική μελέτη των 92 συστημάτων που προέκυψαν από το CSS με βάση τις καμπύλες φωτός τους. Η διαδικασία επιβεβαίωσε ότι όλα τα συστήματα χαρακτηρίζονται από μικρό λόγο μαζών. Τέλος, πραγματοποιείται φωτομετρική μελέτη με μεμονωμένες BVRI παρατηρήσεις από το 2.3 m τηλεσκόπιο Αρίσταρχος του Αστεροσκοπείου του Χελμού, τριών συστημάτων με περιόδους κάτω ή κοντά στο όριο της περιόδου. Το τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζει τη μέθοδο που υιοθετήθηκε για τον προσδιορισμό των απόλυτων παραμέτρων και συνοψίζει τα αποτελέσματα της ανάλυσης. Από αυτή προκύπτουν 10 συστήματα που χαρακτηρίζονται από q<0.10 ενώ το CSS J075839.9+131355 με q=0.07±0.02 είναι το σύστημα με τη μικρότερη τιμή. Φαίνεται επίσης ότι τα περισσότερα LMR προέρχονται από τα EW με μεγαλύτερη μάζα, ενεργό θερμοκρασία και περιόδο. Επίσης φαίνεται εξίσου πιθανό να είναι Α ή W υποτύπου, ενώ 48 από αυτά χαρακτηρίζονται από μικρό βαθμό πλήρωσης (f≤45%). Ακολουθεί η διερεύνηση δύο κριτηρίων αστάθειας από όπου προκύπτουν ~10 συστήματα τα περισσότερα W υποτύπου, που βρίσκονται κοντά στην αστάθεια. Όσον αφορά τα αποτελέσμετα των παραμέτρων των προγεννητόρων δείχνουν ότι τα μεγαλύτερης μάζας EW συστήματα και με αρχικό λόγο μαζών ~0.45 τείνουν να εξελίσσονται σε LMR.