Zeitdomänenastronomie und schnellstes binäres ZTF J1539+5027 mit Sonnenfinsternis (+20 mag, 6,91 Minuten): Wie misst man seine minimale Helligkeit?

Gemäß ZTF J153932.16+502738.8 von Wikipedia

ZTF J153932.16+502738.8 ist ein zweireihiger Weißer Zwerg mit einer Umlaufzeit von nur 6,91 Minuten. [...] Die Lichtkurve zeigt Finsternisse. Ein Einbruch der Lichtkurve beträgt 15 %, der andere nahezu 100 %.

Unten sehen Sie eine Lichtkurve, die auf einer linearen Skala in Abb. 1a von Burdge et al. (2019) General Relativistic Orbital Decay in a 7 Minute Orbital Period Eclipsing Binary System aufgetragen ist . Der Einbruch in der 0-Phase ist tief.

Eine logarithmische Magnitudenskala zeigt vielleicht, wie tief, aber wenn man bedenkt, dass das Minimum dunkler als +21,5 mag ist und wahrscheinlich nur einen winzigen Bruchteil der Umlaufzeit dauert (dh einige Sekunden), macht eine gute Messung des Minimums eine ziemliche Herausforderung.

Mir scheint, dass dies eine Situation sein könnte, in der eine Photomultiplier-Röhre und Photonenzählung mit einer Photometrie auf der Grundlage von CCD-Bildgebung und cleveren Ausleseschemata konkurrenzfähig sein könnten.

Fragen:

  1. Was sind die technischen Herausforderungen bei der Messung der minimalen Helligkeit dieses Verdunkelungspaares?
  2. Wenn es messbar wäre, wäre ein solches Ergebnis in diesem Fall überhaupt besonders nützlich?

Abbildung 1: Lichtkurve von ZTF J1539+5027 von Burdge et al, (2019)

Abbildung 1: Lichtkurve von ZTF J1539+5027 a) Die klassierte CHIMERA g '-Lichtkurve von ZTF J1539+5027, phasengefaltet bei der Umlaufzeit von 6,91 Minuten. In Phase 0 zeigt die Lichtkurve eine tiefe Primärfinsternis, was darauf hinweist, dass der heiße Primärstern den größten Teil des beobachteten Lichts erzeugt. Außerhalb der Sonnenfinsternis gibt es eine quasi-sinusförmige Modulation, da der Primärstern eine Seite seines Begleiters stark bestrahlt. Bei Phasen ±0,5 tritt die sekundäre Sonnenfinsternis auf, wenn die heiße Primärfinsternis das bestrahlte Gesicht ihres Begleiters passiert. b) Die phasengefaltete ZTF- g -Band-Lichtkurve des Objekts. Wir konnten das Objekt aufgrund seines periodischen Verhaltens entdecken. c) Eine klassierte g' -Lichtkurve, erhalten mit KPED, phasengefaltet auf der Umlaufzeit. Fehlerbalken sind 1σ-Intervalle.

Was für eine großartige Frage! Wie können wir einen toten (dh nicht emittierenden) Stern beobachten? Eine der Möglichkeiten, wie wir einen solchen Stern beobachten können, ist sein blockierender und emittierender Gegenstern in einem Doppelsternsystem. Könnten wir bei einer so hohen Orbitalfrequenz eine relativistische Orbitalpräzession ähnlich der des Planeten Merkur erwarten, sodass wir unterschiedliche Bedeckungsgrade der emittierenden Primärenergie sehen? Ich bin kein Experte auf diesem Gebiet, aber ich bin sehr gespannt, was unsere Community postet.
@ConnorGarcia ist der Dimmer-Begleiter wirklich "tot (dh nicht emittierend)"? Wenn dem so ist, dann wäre die Antwort "Sie können nicht", aber zuerst muss man bestätigen, dass es nicht emittiert, was schwierig ist.
Woher kommt die -21,5 mag.?
@ProfRob Augapfelmittelwert von Abb. 1b "Scheinbare Größe". Ich habe es dort hingestellt, um einen Hinweis darauf zu geben, dass die Grenzgröße ein Problem sein könnte, und nicht, um einen genauen Wert anzugeben. Update: Oh, es ist +21,5 im Titel, aber -21,5 im Text, das ist jetzt behoben, danke!

Antworten (1)

Wenn ich nicht falsch gerechnet habe, beträgt die Dauer der totalen Sonnenfinsternis etwa 18 Sekunden.

Die CHIMERA- Kamera am Mt. Palomar, das Instrument, das die Entdeckung dieses Systems weiterverfolgte, kann Aufnahmen mit bis zu 8 vollen 1k machen × 1.000 Bilder/Sekunde und erheblich höher, wenn auf ein Objekt gefenstert wird. Es besteht keine Notwendigkeit für Photonenzählgeräte für eine solche langsam variierende Quelle. Tatsächlich verwendeten die CHIMERA-Beobachtungen 3-Sekunden-Belichtungen.

Das Problem bei der Zeitauflösung, das ich vermute, ist, wie schwach das Objekt ist. Hier hilft also nicht der Umstieg auf die Photomultiplier-Technologie, die einen Effizienzschlag bedeuten würde. Die heiße Primär hat G = 20.38 ± 0,05 . Angesichts der Verhältnisse von Radien und Temperaturen im Entdeckungspapier - R 1 / R 2 = 0,5 Und T 1 / T 2 > 4.9 - dann deutet nur eine einfache bolometrische Skalierung darauf hin, dass der Fluss von der Sekundärseite stammt > 144 mal kleiner (oder 5,4 mag).

Es ist eine ziemliche Herausforderung, viel Signal-Rausch-Verhältnis in einer Größenordnung zu akkumulieren ∼ 26 Objekt hinein ∼ 10 Sekunden, selbst an den größten Teleskopen der Erde. Wahrscheinlich wäre es am besten, eine Standard-CCD-Kamera beispielsweise am Gemini-N-Teleskop (oder Subaru) zu verwenden und genau zum vorhergesagten Zeitpunkt des Minimums eine zehnsekündige Belichtung zu machen und dann beide Seiten zu belichten (um zu bestätigen, dass Sie sich in der richtiger Ort!). Dies kann bei Bedarf eine ganze Nacht lang alle 6,91 Minuten wiederholt werden.

Es sieht jedoch nicht hoffnungsvoll aus. Ich habe den Gemini-N- Integrationszeitrechner mit a verwendet G = 26 Quelle des Spektraltyps ∼ A0V (ok für einen Weißen Zwerg) am dunkelsten Himmel beobachtet. Es braeuchte 215 × 10 s Belichtungen, um ein Signal-Rausch-Verhältnis von 5 zu erhalten, und das Rauschen wird bei dieser Größenordnung vom Himmelshintergrund dominiert. Also im Grunde nicht machbar.

Die Bestimmung der effektiven Temperatur der unbeheizten Seite der Sekundärseite wäre interessant, da sie Ihnen möglicherweise Einschränkungen hinsichtlich ihrer intrinsischen Leuchtkraft, ihres Abkühlungsalters und damit des Evolutionspfads auferlegt, der zur Bildung des weniger massiven, aber größeren sekundären Helium-Weißen Zwergs führte vor dem heißeren primären weißen Zwerg C/O.

Danke für die fundierte Antwort! Ja, ich verstehe, während der Dunkelstrom einer kleinen PMT mit gekühlter Kathode ziemlich niedrig sein kann, ist die Quanteneffizienz selbst einer richtig ausgewählten PMT viel niedriger als die einer modernen CCD. Klingt wie die Antwort auf Verwenden Astronomen immer noch Photomultiplier für die optische Photometrie? wird so etwas sein wie "nicht, wenn sie es vermeiden können"?
PM-Röhren werden immer noch für Dinge verwendet, die sich schnell ändern. @ohoh
Unter der Frage wird gerade ein Gespräch mit Pulsaren geführt
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