白矮星+FGK双星的观测研究

The unique potential of Type Ia Supernovae (SN Ia) as distance indicators, sufficiently bright to serve as yardsticks on cosmological distance scales has made them some of the most important objects in the Cosmology. However there is not yet a general consensus regarding the nature of the progenitors, which could result in a systematic limit in the use of SN Ia as cosmological probes. While white dwarf plus FGK binaries (WD+FGK) are the progenitors of the two most popular channels (single- or double-degenerate channel) proposed toward SN Ia. We have identified a large of WD+FGK from LAMOST/RAVE/Gaia, which made the number of WD+FGK increased from ~100 to ~2500. And a series of follow-up observations have been carried out by us, which have resulted the identification of ~100 close WD+FGK. This project plan to select ~70 bright close WD+FGK identified by us recently, and do more follow-up observations to measure the orbital periods, and the stellar parameters of the two components. With these data at hand, then this project will perform evolution analysis, identify progenitors of SN Ia among them, study the formation channels of SN Ia; furthermore, this project also will study the common envelope (CE) evolution, constrain the CE efficiency.

Ia型超新星是宇宙学上的距离指示器，在宇宙学研究中发挥着极为重要的作用。然而目前关于Ia型超新星的形成，即其前身星的性质却尚无定论，这直接影响到Ia型超新星在精确宇宙学中的应用。而由白矮星和FGK主序星组成的双星（即WD+FGK）则可用于同时检验Ia型超新星的两种形成模型：单简并星和双简并星模型。我们在前期的研究中，成功从LAMOST/RAVE/Gaia中搜寻到一个大样本的WD+FGK双星，使该类天体的数目由之前的仅约一百颗增加到约2500颗；并通过后续观测成功从中识别出约100颗密近系统。本研究拟对我们前期已发现的～70颗亮的密近WD+FGK双星进行进一步的后续观测，测量其轨道周期及两子星的物理参数，进行演化分析，搜寻Ia型超新星前身星，研究Ia型超新星的形成模型，另外还将用于研究公共包层演化并对公共包层效率参数进行限制。

由白矮星及AFGK型恒星组成的密近双星系统（WD+AFGK）是宇宙中多种重要且特殊的天体的前身星，包括超激变变星、AM CVn双星、共生双星、热亚矮星、双简并天体、超软X射线源等，并可能演化成为Ia型超新星。因此，从观测上获得大样本的WD+AFKG双星并进行分析，对研究双星演化尤其是其中重要的公共包层演化，及理解Ia型超新星的单简并/双简并形成模型都有着重要的意义。本项目基于Gaia数据，结合GALEX紫外数据，识别了775颗WD+AFGK双星，并通过一系列后随的高分辨率光谱观测，结合RAVE/LAMOST巡天数据，测量了275颗星的视向速度，并从中识别出了23颗有着较大视向速度变化的密近WD+AFGK双星候选体。对该WD+AFGK双星样本中AFGK伴星进行了巨星/矮星分类，发现巨星的比例约为43%。分析了密近系统的比例，发现AFGK伴星为矮星和巨星两种情况下的密近系统比例分别为约24%和15%。此外，我们对样本星进行了恒星参数（AFGK伴星的有效温度、表面重力加速度、金属丰度、质量、半径，白矮星的有效温度）的测量和统计分析，及空间密度估计等分析研究。另外，针对发现的密近WD+AFGK系统，我们进一步对其中的3颗密近WD+G后共包层双星，及2颗有TESS光变曲线的密近WD+AFGK双星进行了时序的高分辨率光谱观测分析和轨道周期等参数的测量，并进行了演化分析研究包括重构过去的演化和预测未来的演化，发现其公共包层演化与那些含有较低质量伴星（WD+M）的后共包层双星并没有差异，公共包层效率可能是相似的；而依赖于轨道周期和质量等的不同，其未来的演化却有着较大的差异，包括演变为含有已演化输质星的激变变星，发生并合演化为一颗单白矮星，先演化为超软源再演变为激变变星等。这些研究丰富了人们对于WD+AFGK这类天体形成和演化的新认识，并为该领域的进一步深入研究提供了重要基础。