Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3059
Main Title: Constraining close binary evolution with post common envelope binaries
Translated Title: Entwicklung von Doppelsternsystemen nach der "common-envelope" Phase
Author(s): Nebot Gómez-Morán, Ada
Advisor(s): Schwope, Axel
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät II - Mathematik und Naturwissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: English
Language Code: en
Abstract: Doppelsterne die aus einem Weißen Zwerg und einem Hauptreihenstern bestehen (WDMS-Systeme) sind ideal, um aus ihrer Beobachtung aktuelle Theorien der Doppelsternentwicklung abzuleiten. In bislang verfügbaren Stichproben sind alte Doppelsterne mit kalten Weißen Zwergen deutlich unterrepräsentiert. Wir haben eine Durchmusterung durchgeführt, die besonders der Identifizierung und Charakterisierung dieser bislang fehlenden Systeme durch Farbselektion und spektroskopische Identifikation gewidmet war. Die neue Stichprobe umfasst 277 gesicherte WDMS-Systeme und 24 weitere Kandidaten mit unsicherer kompakter Komponente. Die kombinierten Spektren wurden in ihre Komponentenspektren zerlegt und die Sternparameter bestimmt. Die so gefundene Temperarturverteilung der Weißen Zwerge zeigt ein Maximum bei deutlich niedrigeren Temperaturen als bislang verfügbare Stichproben, ist jedoch verträglich mit der Verteilung isolierter Weiß er Zwergsterne. Ebenso zeigen die Massenverteilungen einzelner Weiß er Zwerge und der neuen WDMS-Stichprobe ein Maximum bei 0.6 Sonnenmassen. Im Vergleich zu früheren enthält die neue Stichprobe einen deutlich höheren Anteil Sterne vom frühen Spektraltyp M, ist aber immer noch nicht vollständig unbiased. Es wird eine untere Grenze für die Raumdichte abhängig von der Entfernung von der galaktischen Ebene zu 0.1-2x10^-4 pc^-3 bestimmt. Die räumliche Verteilung der neuen Objekte entspricht einer Skalenhöhe von ~100-150 pc der galaktischen Scheibe. Mit Hilfe einer Radialgeschwindigkeitsanalyse spektroskopischer Daten wurden enge Doppelsterne identifiziert, die die Entwicklungsphase einer gemeinsamen Einhüllenden durchlaufen haben. Ich bestimme eine sichere untere Grenze von 13 dieser sogenannten post common envelope binaries (PCEBs) unter den WDMS-Systemen. Der Anteil der PCEBs nimmt deutlich mit abnehmender Masse der Sekundärsterne zu, insbesondere beim Übergang zu vollkonvektiven Begleitsternen. Diese Zunahme bestätigt das bislang umstrittene Modell der unterbrochenen magnetischen Bremsung, wonach der Drehimpulsverlust bei vollkonvektiven Spättypsternen deutlich reduziert werden sollte. Aus spektroskopischen und photometrischen Folgebeobachtungen wurde die Bahnumlaufzeit von 16 WDMS Doppelsternen im Bereich von Porb 2.8 Stunden bis zu 2 Tagen bestimmt und die Umlaufzeiten aller übrigen PCEBs zumindest eingeschränkt. Es wurden 7 Kandidaten mit langen und 15 Kandidaten mit kurzen Umlaufzeit gefunden. Die beobachtete Verteilung der Umlaufzeiten der PCEBs enthält wesentlich weniger langperiodische Systeme als durch Populationssynthese vorhergesagt wurde. Wahrscheinlich handelt es sich hier um einen Auswahleffekt, für Rückschlüsse auf die Effektivität der common-envelope Phase sind vollständige Stichproben notwendig. Eines der neu gefundenen Systeme zeigt Bedeckungen des Weißen Zwerges durch den Begleiter, dieses System wird in bezug auf die Sternparameter detailliert untersucht. Es wird des weiteren der Einfluss der Doppelsternnatur auf die stellare Aktivität des Sekundärsterns studiert. Der Anteil aktiver Sterne steigt zu späten Spektraltypen an, im Einklang mit Untersuchungen an Feldsternen. Der Anteil aktiver Sterne unter den frühen M-Sternen ist jedoch signifikant höher als bei den Feldsternen, was auf eine charakteristisch höheres Alter der Feldsterne zurückgeführt werden kann. Die Mehrzahl der PCEB-Systeme enthält aktive Sekundärsterne mit einer grösseren Äquivalentbreite der Halpha-Linie als bei Feldsternen gefunden wird, eine Tatsache, die zur Suche nach PCEBs unter WDMS-Systemen herangezogen werden kann.
White dwarf/main sequence binaries (WDMS) are ideal systems to constrain current theories of binary star evolution. In current samples old binaries containing cold white dwarfs are significantly underrepresented. We performed a survey dedicated to identify and characterize the missing population of old white dwarf/main sequence binaries. A total of 277 white dwarf/main sequence binaries and 24 candidates were identified. We obtain their stellar parameters using a spectral decomposition method. The obtained white dwarf temperature distribution peaks at lower temperatures than previous samples but at the same temperature than the distribution of SDSS single white dwarfs. Compared to previous SDSS WDMS sample, the distribution of secondary star spectral types is slightly broader containing more early M companions, but the SEGUE WDMS population is still biased towards late spectral type secondary stars. The white dwarf mass distribution peaks at Mwd~0.6 Msun similar to that of single white dwarfs. A lower limit for the space density of 0.1-2x10^-4 pc^-3 was derived, depending on the distance from the galactic plane. The spatial distribution is in agreement with a scale-height of ~100-150 pc. From a statistical analysis of the radial velocities measured from the SDSS sub-exposures and from own spectroscopic follow-up observations we detect those binaries that have gone through a common envelope phase. I derived a lower limit to the post-common envelope binary (PCEB) fraction of WDMS binaries of ~13% . The fraction of PCEBs increases with decreasing mass of the secondary star, and has a steep increase at the boundary where the secondary star becomes fully convective. This indicates that the angular momentum loss is less efficient at later spectral types, and according to predictions of binary population synthesis studies, in agreement with the disrupted magnetic braking law. From spectroscopic and photometric follow-up observations we measured the orbital period of 16 WDMS binaries, in the range 2.8h<Porb<2d. We constrain further the orbital periods of the remaining PCEBs, finding 7 long orbital period (> 1 day) candidates and 15 short orbital period candidates (< 1 day). The observed orbital period distribution of PCEBs presents a sharp drop around 1 day, even though it is biased towards short orbital periods this drop might indicate a lower efficiency of the CE phase than thought. One of the systems is eclipsing, and we present an in-depth study of its stellar and binary parameters. We study the influence of binarity in the stellar activity, finding that the fraction of active stars increases with the spectral type, a result found for single field red dwarfs, though we find a higher fraction at earlier spectral types. This result can be explained by the lower age of the WDMS compared with single stars of the same spectral type. The majority of the PCEBs contain active secondaries, and at a given spectral type the EW(Ha) is higher than for wide WDMS binaries.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-27001
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/3356
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3059
Exam Date: 19-May-2010
Issue Date: 19-Dec-2011
Date Available: 19-Dec-2011
DDC Class: 520 Astronomie und zugeordnete Wissenschaften
Subject(s): Doppelsternevolution
Prä-Kataklysmische Veränderliche
Binary evolution
Low mass stars
Post common envelope binaries
Pre-cataclysmic variables
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