矮新星 QZ Vir, IY UMa 及び AY Lyr の 2009 年 superoutburst 期におけるにおける連続連続測光観測 今村和義 (imako@pc.7.cx)* * 岡山理科大学大学院総合情報研究科生物地球システム専攻田辺研究室. Introduction 矮新星とは激変星の一種で 白色矮星 ( 主星 ) と赤色矮星 ( 伴星 ) から成る近接連星系である 伴星から主星への質量降着により 降着円盤が形成され その熱不安定のために 突発的な増光 ( アウトバースト ) が繰り返し引き起こされる そのうち SU UMa 型矮新星はノーマルアウトバーストとともに 潮汐不安定のためにスーパーアウトバーストという別の増光を起こす スーパーアウトバースト中の光度曲線には 軌道周期より数パーセント長いスーパーハンプと呼ばれる 2 時間程度の周期的な変動が見られる また一般的な SU UMa 型矮新星のスーパーハンプ周期は増光期間中に減少していくことが知られている QZ Vir, IY UMa 及び AY Lyr はいずれも SU UMa 型矮新星である (Lemm et al., 993, Patterson et al., 2000, Patterson, 979) QZ Vir は静穏時が約 5 等の天体で 865 年に約 0 等で発見された (Peters, 865) また数年前までは T Leo と呼ばれていた IY UMa は静穏時が約 8 等の天体で 997 年に約 3 等で発見された (Takamizawa, 998) また 2000 年の増光においてスーパーハンプと深い食が発見された (Uemura et al., 2000) AY Lyr は静穏時が約 8 等の天体で 929 年に発見された (Hoffmeister, 929) 本稿ではこれら 3 つの天体の 2009 年スーパーアウトバースト期における観測結果 スーパーハンプの周期解析や周期変化について報告する 2. Observations 観測は岡山理科大学田辺研究室天文台にて行った (Fig. 2-) 望遠鏡は Celestron C9 (D=23.5cm, F6.3) CCD カメラは SBIG 社製 ST-7XE を用いた 赤道儀はタカハシ EM-200, Temma2 である 屋上の天文台はすぐ下の階の制御室からほとんどの操作 (CCD 制御 赤道儀制御 フォーカス制御 ) を遠隔で行うことができるように改良されている またファインダーには導入用にビデオカメラが取り付けられている ( 視野角およそ 9.6 度 ) 観測ログは Table2- に示す QZ Vir は Fig. 2-: 田辺研究室天文台 2009 年 月 2 日に.0 等 (P. Schmeer) で増光が発見され アラート (T. Ohsima: vsnet-alert 0964) が出された IY UMa は 2009 年 4 月 2 日に 4.0 等 (W. Kriebel ) で増光が発見され ア
ラート (T. Kato: vsnet-alert 8) が出された AY Lyr は 2009 年 5 月 0 日に 2.9 等 (Y. Maeda) で増光が発見され アラート (Y. Maeda: vsnet-alert 24) が出された 我々の観測はいずれも VSNET (Variable Star Network) の報告に基づき行っている * Number of exposure Table 2-. Log of the observations Object Date (UT) Exp. Time N* Filter QZ Vir 2009 January 27.699-27.855 0s 844 Clear 28.677-28.855 0s 836 Clear February.605 -.856 0s 379 Clear 2.62-2.848 5s 792 Clear 4.620-4.850 30s 475 Clear IY UMa 2009 April 7.448-7.644 30s 472 Clear 8.457-8.642 30s 434 Clear 9.468-9.640 30s 372 Clear 2.436-2.633 40s 307 Clear 22.439-22.630 40s 332 Clear 23.488-23.75 40s 440 Clear AY Lyr 2009 May.54 -.728 30s 343 Clear 3.559-3.77 30s 427 Clear 4.586-4.805 30s 400 Clear 8.562-8.763 30s 363 Clear 測光手法は Aperture Photometry による差測光である 測光ソフトは AIP4Win を用いた フラットフィールドは 0 枚を正規化し ダークフレームは 0 枚を median combine したものをマスターフレームとしてデータ処理に用いている フラットフィールドは薄明時に撮影し 筒上部にデフューザーを乗せ 光をほぼ均一に取り込めるようにしている カウント値は 30,000~40,000 で落ち着くように撮影した 3. Results 3- QZ Vir 3-- Light curves 我々が観測した期間における全ての光度曲線を Fig.3- に示す Fig.3-2 は日ごと の光度曲線 Fig.3-3 は位相で平均した日ごとの光度曲線である 観測した光度曲線中に はいずれも明瞭なスーパーハンプが見られた 2 月 日にはスーパーハンプに加えて 細かな振動を検出した 2 月 4 日には急激な減光が見られ また振幅は増大しているこ とがわかる
mag 0 0.5.5 2 3 3.5 4 4.5 58 60 62 64 66 68 HJD[-2454800] Fig. 3-: Long-term light curve of QZ Vir (2009.0.27~02.04) 0 /27 0 /28 0.2 /27 0.5 2/ 0.4 /28.5 2/2 2/4 0.6 0.8 2/ 2/2 2/4 2.2 0. 0.5 0.2 0.25 0.3 0.35 fraction of HJD.4-0.5 0.0 0.5.0.5 phase Fig. 3-2: Daily light curves of the 2009 superoutburst. Fig. 3-3: Phase-averaged light curve of daily superhump.
3--2 Superhump period スーパーハンプの周期解析は PDM (Phase Dispersion Minimization) 法を用いた 2009 年 月 27 日 ~28 日の期間におけるスーパーハンプ周期は 87.24(0) 分であった 今回 2 月 日以降のデータを含めて解析すると 適切な周期が得られなかった Fig.3-6 は PDM の出力結果である 横軸は period (day) 縦軸は theta となっている theta 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 Psh=0.06058(7) d 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0. period (day) Fig. 3-4: θdiagram resulted from PDM analysis. QZ Vir (2009.0.27~0.28). 3--3 O-C diagram スーパーハンプの極大の予報式は 観測した極大時刻を最小二乗法によってフィッティングし HJD(max) 2454800 = 0.0606() E + 59.2538(92) () となった さらに () 式より O-C 図を作成すると Fig. 3-5 のようになった 今回 QZ Vir は増光の発見から 6 日後に観測を始めた そのため周期変化率を求めるための 2 次曲線のフィッティングは行っていない O-C (day) 0.04 0.03 0.02 0.0 0.00-0.0-0.02-0.03-0.04 0 0 20 30 40 50 60 70 80 90 00 0 20 30 40 cycle count (E) Fig. 3-5: The O-C diagram for superhump of QZ Vir. 3-2 IY UMa 3-2- Light curves 我々が観測した全ての光度曲線を Fig. 3-6 に示す Fig. 3-7 は日ごとの光度曲線である 観測した光度曲線中にはいずれも明瞭なスーパーハンプと深い食が見られた 今回 光度曲線中にはスーパーハンプと食の二つの情報が含まれるので 位相で平均したグラフは作成していない mag.0.5 2.0 3.0 3.5 4.0 4.5 38 39 40 4 42 43 44 45 46 HJD[-2454900] Fig. 3-6: Long-term light curve of IY UMa (2009.04.5~04.28)
3-2-2 Superhump period 2009 年 4 月 5 日 ~28 日の期間におけるスーパーハンプ周期は 09.60(2) 分であっ た Fig. 3-8 は PDM の出力の結果である 3-2-3 O-C diagram スーパーハンプの極大の予報式は観測した極大時刻を最小二乗法によってフィッティングし HJD(max) 2454900 = 0.07607(3) E + 38.98336(67) (2) となった さらに (2) 式より O C 図を作成すると Fig. 3-9 のようになった これに 2 次曲線をフィットさせると O C = 3.5(.5) 0-6 E 2 + 3.0(.2) 0-4 E 2.7(.8) 0-3 (3) となった (3) 式を時間微分し 周期変化率 P dot を求めると P dot = 9.2(3.9) 0-5 [cycle count - ] (4) となった (4) 式より P dot は負であり スーパーハンプ周期が減少傾向であることを示している 2 4/7 0.9 3 4 5 6 7 8 4/8 4/9 4/2 4/22 4/23 0.9..2.3 fraction of HJD O-C (day) theta 0.8 0.7 0.6 Psh=0.076() d 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0. period (day) Fig. 3-8: θdiagram resulted from PDM analysis. IY UMa (2009.04.7~04.23). 0.00 0.008 0.006 0.004 0.002 0.000-0.002-0.004-0.006-0.008-0.00 0 0 20 30 40 50 60 70 80 90 cycle count (E) Fig. 3-7: Daily light curves of the 2009 superoutburst. Fig. 3-9: The O-C diagram for superhump of IY UMa.
3-3 AY Lyr 3-3- Light curves 我々が観測した全ての光度曲線を Fig. 3-0 に示す Fig. 3- は日ごとの光度曲線である 観測した光度曲線中にはいずれも明瞭なスーパーハンプが見られた Fig. 3-2 は位相で平均した日ごとの光度曲線である mag.9 2. 2.3 2.7 2.9 3. 3.3 62.0 64.0 66.0 68.0 70.0 HJD [-2454900] Fig. 3-0: Long-term light curve of AY Lyr (2009.05.~05.8).5 2.2 5/ 5/ 2.3 2 5/3 2.4 5/3 3 5/4 2.6 2.7 5/4 3.5 5/8 2.8 5/8 2.9 4 0.05 0. 0.5 0.2 0.25 0.3 fraction of HJD 3.0-0.5 0.0 0.5.0.5 phase Fig. 3-: Daily light curves of the 2009 superoutburst. Fig. 3-2: Phase-averaged light curve of daily superhump. 3-3-2 Superhump period 2009 年 5 月 日 ~8 日の期間におけるスーパーハンプ周期は 09.64(8) 分であっ た Fig. 3-3 は PDM の出力の結果である
3-3-3 O-C diagram スーパーハンプの極大の予報式は観測した極大時刻を最小二乗法によってフィッティングし HJD(max) 2454900 = 0.0758() E + 63.79(23) (5) となった さらに (5) 式より O-C 図を作成すると Fig. 3-4 のようになった これに 2 次曲線をフィットさせると O C = 3.8(0.4) 0-6 E 2 + 3.5(0.4) 0-4 E 4.5(0.7) 0-3 (6) となった (6) 式を時間微分し 周期変化率 P dot を求めると P dot = -0.0(.) 0-5 [cycle count - ] (7) となった (7) 式より P dot は負であり スーパーハンプ周期が減少傾向であることを示している 0.006 theta 0.9 0.8 0.7 0.6 Psh=0.0764(6) d 0.06 0.07 0.08 0.09 0. period (day) Fig. 3-3: θdiagram resulted from PDM analysis. AY Lyr (2009.05.~05.8). O-C (day) 0.004 0.002 0-0.002-0.004-0.006-0 0 0 20 30 40 50 60 70 80 90 00 cycle count (E) Fig. 3-4: The O-C diagram for superhump of AY Lyr. 4. Summary Table 2-. The summary of the results Object Psh (day) Psh (min) Pdot* QZ Vir 0.06058(7) 87.24(0) - IY UMa 0.076() 09.60(2) -9.2(3.9) AY Lyr 0.0764(6) 09.64(8) -0.0(.) *Unit 0-5 今回我々が観測 解析したスーパーハンプ周期と周期変化率 P dot を Table 4- にまとめた QZ Vir は増光の発見から 6 日後の観測であったため アウトバースト後半の観測であったと考えられる そのためスーパーハンプが late superhump に移行している可能性があり 今回 P dot は求めなかった また 2009 年より以前のアウトバーストでは P dot は正であることが知られている (Kato et al., 2009) IY UMa はスーパーハンプ周期とは別に 食から軌道周期 06.8(22) 分という結果も得
た これよりスーパーハンプ周期は軌道周期より % 長いことが分かった 今回 P dot は負を示し 2000 年のアウトバーストでも P dot は負であったことが分かっている (Patterson et al., 2000) しかし 2002 年以降のアウトバーストでは P dot は正と報告されている (Kato et al., 2009) AY Lyr は過去 4 回のスーパーアウトバーストにおいて (977, 987, 994, 2008 年 ) 連続測光観測がされているが (Patterson., 979, Udalski et al., 988, Nogami et al., 994, Kato et al., 2009) その内のいずれも 正確な P dot が求められていない しかし今回我々は P dot を相対誤差 % で求め P dot が負になることを明らかにした 周期変化率 P dot が正か負になるかを知るには 観測されたデータがアウトバーストのどのステージなのかを考える必要がある 本稿では我々の観測データだけで解析を行っている アウトバースト全体を通して どのステージに対応するのかまで考慮に入れていない そのため我々が求めた IY UMa と AY Lyr の P dot は擬似的に負を示した可能性も捨て切れない 今後は他の観測データを含め 解析することが課題である 5. Acknowledgement 本研究に際して 様々なご指導を頂きました岡山理科大学教授田邉健茲先生には心より御礼申し上げます また日夜観測を共にした同研究室の國富菜々絵さん (M2) 國弘憲司さん (08 年度卒業生 ) 能勢樹葉さん(4 年生 ) に感謝致します 夏の学校で議論 交流させて頂いた皆様ありがとうございました 特に京都大学 M2 の大島誠人さんには 様々なご意見 ご指摘を頂き感謝致します 6. References Hellier, C., 200, Springer, Cataclysmic Variable Stars, ch.5-6 Hoffmeister, C., 929, Sonn. Mitt., 6 Kato, T. et al., 2009, PASJ, -?? Lemm, K., Patterson, J., Thomas, G., Skillman, D., 993, PASP, 05, 20-26 Nogami, D., Kunjaya, C., Kato, T., Hirata, R., 994, IBVS, Number 4059 Patterson, J., 979, AJ, 84, 804 Patterson, J. et al., 2000, PASP, 2, 567-583 Peters, C. H. F., 865, Astron. Nach., 65, 55 Takamizawa, K., 998, vsnet-obs circulation 8078 Udalski, A and Szymanski, M., 988, AcA, 38, 25-223 Uemura, M., Kato, T., Matsumoto, K. et al., 2000, PASJ, 52, L9-L3