年老银河星团相接双星的搜寻及其演化研究

Because of the complicated interactions and the physical processes between the components of a contact binary system, the formation and evolution of contact binaries are still a hot and hard point of current astrophysics research. The old galactic clusters can provide enough evolutionary time scales for their contact binaries so that one will not only probably discover a series of contact binaries formed in different eras in one cluster but also find some contact binaries which were about to merge. The innovation of this project is that the evolutional life of a contact binary is rebuilt statistically with the help of old galactic clusters. In this project we will utilize the abundance domestic telescope resources to search and confirm the contact binaries in old galactic clusters, to analyze their orbital changes, and to fit and resolve their light curves. We will obtain the physical parameters for tens of cluster-contact binaries, explaining why the number of the detached and semi-detached binaries does not match that of the contacts, finding out some merging targets. These studies are the keys to understand the formation and the ending of contact binaries, which further contribute to the development of the research field.

因为子星间复杂的相互作用和物理过程，相接双星的形成和演化一直是当代天体物理研究的热点和难点。年龄大于2G年的年老银河星团能为其中的相接双星提供足够长的演化时标，因此既有可能在同一星团中发现不同时代形成的相接双星，也有可能找到即将并合的样本。借助年老银河星团的特性统计再现W UMa型相接双星的演化生涯是本项目的重要创新点。本项目将利用国内丰富的中小口径望远镜资源，搜寻并认证年老银河星团中的相接双星，分析它们的轨道周期变化规律，拟合并求解它们的光变曲线；预期获得几十颗年老银河星团相接双星的基本物理参量；预期解释分离双星、半接双星和相接双星之间数目不对等的现象；预期发现一些即将并合的相接双星系统，为双星并合研究提供实测样本。这些研究对了解相接双星的形成与结局十分关键，有助于推动该研究领域的发展。

本项目包含了对年老、中年银河星团相接双星的搜寻与研究，对相接双星轨道周期变化机制的研究，自动化数据处理程序的开发及相关误差分析。得到的重要结果如下：.1、利用兴隆60-90cm施密特望远镜对四十几个可观测的年老银河星团区域系统地进行了变星搜寻，通过光变曲线的形态证认出107个相接双星系统。经过成员属性判定，发现银河星团中相接双星的比例大大低于前人的预期。得到的结论是：现存银河星团对相接双星的形成贡献不大，相接双星的形成机制还需进一步的探索。.2、利用数值方法分析了相接双星的相接度对其轨道周期变化的影响。结果表明：相接双星的相接度对其轨道周期的长期变化影响显著。相接双星的演化不必经历半接双星阶段。这意味着半接双星的数目可以远远少于相接双星的数目。最近Zwicky Transient Facility（ZTF）巡天结果揭示的EA、EB、EW光变曲线之间的比例是支持这一猜想新的证据。该模型很好地解释了观测到周期极短、大质量比深度相接双星这一事实。这种由相接度f主导的相接双星轨道周期长期变化的新机制揭示了相接双星另一种可能的演化途径，在解决相接双星年龄问题上迈出了崭新的一步。.3、基于W-D程序建立了相接双星测光解轨误差的模型。该模型借鉴了多次测量取平均值以减少物理量测量的随机误差的思想，采用蒙特卡罗法添加观测数据的随机噪声，再利用W-D程序对模拟的光变曲线进行解轨分析，最终定量地给出各种参数条件下测光解轨参数的误差，依此评估结果的可信度。我们的结论是：绝大部分情况下，测光解轨参数的相对误差不超过20%。理论上该方法可用于数据拟合类模型之间的比较。该误差模型为今后大规模利用TESS和ZTF巡天数据提供了误差分析的基础。.项目组成员在本项目的执行过程中得到了锻炼和成长。项目负责人晋升正高职称，获云南省万人计划青年拔尖人才称号，获云南省中青年学术技术带头人称号。项目培养博士研究生三名，硕士研究生一名。项目计划书中的目标基本实现，达到项目的预期结果。