基于开普勒卫星数据搜寻和研究多星系统

The recent research shows that the multiple systems may be as numerous as binary systems, and they have critical effects on the stars evolution. Regretfully, the reliable multiple system samples are quite scarce, and this is mainly due to the limitation of former observations. Fortunately, the Kepler Spacecraft open a new mode of secular and uninterrupted observation. Accordingly, this project will utilize the Kepler data to search multiple systems with the method of searching extra eclipses, and this is the only efficient and reliable way so far. Furthermore, we will investigate the new discovered candidates by using both Kepler data and LAMOST survey spectral data, obtaining their fundamental properties and orbital parameters, and emphasizing on the special spacial structure and the new light shed on the stellar evolution. The project will find several reliable multiple systems (including quadruple and quintuple systems), novel orbital structures (e.g. double eclipsing binaries, compact hierarchical quadruple systems). The results will enrich our knowledge on the multiple systems and provide diversity on the stellar formation and evolution.

研究表明多星系统可能像双星系统一样普遍，而且对其成员星的演化有着关键性地影响。遗憾的是，多星系统的可靠观测样本非常稀少，这主要是因为以往的天文观测方式的限制。幸运的是，开普勒卫星开启了真正长期连续不间断的观测模式。据此，本项目将基于开普勒卫星数据，使用寻找掩食法来发现多星系统，这是目前唯一高效且可靠的方法。进一步地，我们会结合开普勒卫星的测光数据和LAMOST巡天的光谱数据对多星系统进行分析，获得基本物理参数和轨道参数，着重讨论多星系统的特殊空间结构及其对恒星演化的启发意义。本项目将发现多个确凿的多星系统（包括四星、五星系统），及其新奇的轨道结构（如双食双星、紧致等级四星系统等）。研究结果将丰富我们对多星系统的认识，为恒星的形成和演化提供观测上的多样性。

项目背景.很多研究表明多星系统应该像双星系统一样普遍，然而实际观测到的可靠的多星系统样本却十分稀少。造成这种理论是观测上的冲突的主要原因是现有的观测条件不足。对于多星系统，需要非常长时间的不间断观测才能发现。一般望远镜，出于对效率的考虑，不会长期地监测大量没有确定结果的目标。巡天数据时域观测的时长和数据点的密集程度也不足以发现可靠的多星系统。这种观测条件的限制被开普勒卫星的独特观测模式打破了。开普勒卫星具有长期、高精度和连续不间断观测三个卓越的特点，这是此前望远镜所不具备的。开普勒卫星的出现使得搜寻额外掩食来发现多星系统的方法成为可能。..主要研究内容和重要结果.本项目的主要研究内容就是利用开普勒卫星提供的三千多颗食双星的光变曲线，搜寻其中的额外掩食来发现多星系统，同时分析大量的双星光变曲线并获得其物理参数。本项目成功发现食多星系统七颗，包括食四星系统一颗，双双星系统两颗。给出了第一个食多星星表。基于大量的双星测光数据，本项目给出了迄今为止最大的具有丰富参数的双星表。获得了改正选择效应后双星参数的真实分布，包括首次给出了分离双星的轨道椭率分布。发现半接与相接双星的表观年龄整体偏小的现象，并且用双星间的物质交流解释了这一现象。..科学意义.项目成果为了食多星的研究提供了可靠的观测样本，大大增多了此领域的研究对象。给出了第一个食多星星表，增强了人们对食多星系统的整体认识。发现数个罕见有趣的双星或多星系统，丰富了人们对双星及其形成环境的认识，展现了恒星世界的多样性。给出了世界上最大的具有丰富参数的双星表，给出了双星参数的真实分布，对认识双星在银河系中分布作出贡献。