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矮新星の早期スーパーハンプを用いた 降着円盤の再構成 植村誠（広島大学）、加藤太一、前原裕之、大島誠之（京都大学） 早期スーパーハンプとは？ 様々な天体の早期スーパーハンプ (Kato , et al. 2002)。 Edge-onの天体ほど振幅が大きい？ • WZ Sge型矮新星に特有の短時間周期変動 – 連星軌道周期に（ほぼ）等しい – ダブルピークの光度曲線 • 降着円盤の縦方向の構造を見ている？ – 円盤の幾何構造を反映 矮新星 V455 And の早期スーパーハンプ (Matsui, et al. 2009) • TRISPEC/かなたと岡山MITSuMEによる、g’,V,Rc,Ic,J,Ksの６バン ド同時測光観測 • ハンプ成分が赤い →円盤外縁（＝低温部）が膨張して変動の光源に 明るくなる 赤くなる 多バンド同時観測の成果！ 光度曲線から円盤構造を再構成 • 時系列情報→円盤の方位角方向 • 色情報→円盤の動径方向 外側の低温部が 盛り上がっていたら、 明るさ 赤い光は小振幅 青い光は大振幅 時間 明るさ 内側の高温部が 盛り上がっていたら、 赤い光は大振幅 青い光は小振幅 時間 ベイズモデルの詳細 モデル 円盤高さh(i,j)の事後分布をベイズ推定 事後分布 入力 尤度関数 事前分布 ＊尤度関数 （観測とモデルの光度曲線で定義） 多バンドの光度曲線 明るさ ＊事前分布 （局所的により滑らかに） （h=0.1r の円盤をデフォルトに） 時間 ＊実際の推定はマルコフ連鎖モンテカルロ(MCMC)を使う。 ＊円盤の温度分布は標準円盤モデルを想定して、 出力 円盤高さのマップ 人工データを使ったデモンストレーション • 期待通りの結果 – 外側の構造は外側に、内側の構造は内側に、それぞれ再構成。 – 事前分布の効果で、仮定した構造よりも滑らかな構造に。 伴星 伴星 伴星 伴星 矮新星 V455 Andのデータから再構成 極大5日目 • 極大5日後の５バンド (g,V,R,I,J)データ 円盤高さ 伴星 • 主・副の極大をつくる 構造＋内側への「腕」 構造 • 円盤外縁の最大高さ は、h/r = 0.20。 g V Rc 円盤高さ/半径 Ic 伴星 J 矮新星 V455 Andのデータからの再構成 極大3日目 円盤高さ • 極大から3日目の2バンド(V,J)データ – データ数が少ないのでより「なまる」。 伴星 • 5日目と基本構造は同じ • 光度曲線の振幅＝円盤の高さ – 3日目の方が5日目よりも25%高い（円盤外縁）。 – 温度の効果は弱い Ｖ 円盤高さ/半径 伴星 Ｊ 理論モデルとの比較 円盤高さ • 潮汐効果？ 2:1レゾナンス？ 潮汐効果による円盤高さ の歪みの理論計算（Ogilvie 2002) SPHによる2:1 レゾナンスの シミュレーション (Kunze & Speith 2005) 円盤高さ/半径 光度曲線から再構成された円盤は「潮汐効果」による 歪みと似ているが、左上の構造は説明できない。 まとめ • 早期スーパーハンプの多バンド光度曲線から、降着円盤 の高さマップを推定するベイズモデルを開発した。 • 再構成された円盤は主・副の極大をつくる最外縁の構造 ＋内側への「腕」構造をもつ。 • 潮汐効果による歪みに似ているが、副極小を作るための 盛り上がり部分を説明できない。 • 今後の展開 – 他の天体でも同様の結果になるか？ – 円盤構造の時間変化 観測データの詳細 V455 And superoutburstの光度曲線 • V455 And 2007年9月の superoutburst – 観測論文は Matsui, et al., 2009, PASJ, 61, 1081 – 観測は広島大学「かなた」望遠 鏡(V,J,Ks)と岡山MITSuME望遠鏡 (g,Rc,Ic) 早期スーパーハンプの光度＆色変化 スーパーハンプの光度＆色変化 パラメータ依存性のチェック 様々なパラメータでの結果 パラメータ 小 • 仮定しているパラメータ – – – – • 軌道傾斜角：静穏時に浅い食が観測 → 75度 （Araujo-Betancor, et al. 2005) 連星質量比：superhump と軌道周期の経 験法則から、q=M1/M2=12.0 (Kato, et al. 2009) 円盤温度：観測された色を再現するように 内縁（or外縁)の温度を設定。Tin=82000K （5日目） 円盤半径：2:1 resonance半径、r=0.6a (aは連星間距離) i q Tin 結果のパラメータ依存性 – 軌道傾斜角の不定性が最も大きな影響を 及ぼすが、それ以外の上記パラメータに 対しては安定 r/a デフォルト 大 Irradiationの効果 • 円盤の最外縁で膨らんでいるので、 irradiationの効果は大きいかもしれない。 – • ただし、矮新星のenergetics一般には irradiation効果はminorと考えられている。 （Ｘ線連星ではmajor） 円盤高さ Irradiation効果の検証 – – 仮定：アルベド0.5、Twd=Tin=60000K(観測 された色に合わせるため）、円盤上の各 セルに対して、白色矮星と他のセルから のirradiationを計算する。 Iterationで解く • • • • 弱いIrradiation あるheight mapでirradiated diskの温度分 布を決める。 その温度分布を仮定して次のheight map を推定。 ５－６回で収束。10回目の結果を採用。 結論：irradiation効果は、「腕」構造を弱 める。ただし、腕構造を無くすほどの irradiationでは色が青くなりすぎて、観測 と不一致。 – ただし、仮定するアルべド、Twdに大きく依 存。 円盤高さ/半径 強いIrradiation