极短周期红矮星相接双星活动性的观测与研究

Red dwarfs are the most populous, cool and active stellar objects in the universe. Some authors have realized that the coverage of dark spots for red dwarfs might be extremely high, resulting in the discrepancy of mass–radius relations in this field. However until now there is no directly observational evidence. According to the stellar dynamo theory, cool stars with more rapid rotation generate stronger magnetic fields. When two red dwarfs form a contact binary system, the orbital period will be generally less than 0.25 days. Fast rotation combined with deep convection will lead to strong magnetic fields and thus show a high level of magnetic activity. Recently, some red dwarf close binaries have been discovered by several surveys in the world, which provides us a good chance to study the red dwarf contact binaries. If the components of red-dwarf contact binaries show a higher level of magnetic activity, the luminosity of the system will be varying, and the observed light curves will be distorted as the stellar systems rotate. In this project, we will choose ultrashort-period red-dwarf contact binaries as the targets, use available median and small diameter telescopes to monitor them, and obtain the complete light curves at different epochs. Through the analysis of the light curves, we will derive their basic physical parameters, search the observational evidences for high dark-spot coverage on red dwarfs, and discuss the timescale, evolution and migration of dark spots on the surface of red dwarfs.

红矮星是宇宙中数目最多、表面温度最低、活动性最强的一类恒星。很多研究者提出红矮星表面很可能覆盖了大面积的黑子，并导致了该研究领域存在的“质-径”偏差难题，但至今缺少直接的观测证据。根据磁发电机原理，自转越快，磁场越强。当红矮星处于相接双星系统中时，其轨道周期一般小于0.25天，快速的自转加上深层对流，很容易产生强磁场和剧烈的磁活动。近年来，随着各类巡天项目的开展发现了一大批红矮星双星，为人们详细地研究红矮星相接双星带来了难得的机会。如果红矮星相接双星的子星表面存在剧烈的磁活动，系统的光度就会发生变化，随着子星的自转，观测到的光变曲线会发生畸变。本项目以极短周期红矮星相接双星为研究对象，依托国内中小口径望远镜对这类系统进行长期监测，得到不同时期完整的光变曲线。并对光变曲线进行求解分析，获得它们的基本物理参数，寻找红矮星表面存在大面积黑子的证据，探讨红矮星表面黑子活动时标及演化迁移规律。

本项目以极短周期相接双星为研究对象，这是一类非常特殊的双星系统，其具有自转快且活动性强等显著特点。对这类系统的研究不仅可以丰富目前稀缺的极短周期相接双星样本，了解它们的结构特征和演化状态，还可以对光变曲线存在明显畸变的相接双星进行长期监测，获取它们不同时期的光变曲线并求解分析，获得这类系统两子星表面的黑子物理参数，寻找晚型相接双星两子星表面可能存在大面积黑子的观测证据，探讨晚型子星表面的黑子演化时标、磁活动规律等。. 本项目充分利用国内中小口径望远镜对一批极短周期相接双星候选体进行了多波段测光观测，获得了它们的多色光变曲线，进一步的分析表明：1SWASPJ034439.97+300425.5和1SWASPJ204932.94-654025.8是两个W次型的浅度相接双星系统，且它们的光变曲线都表现出明显的不对称，考虑到这类系统强烈的活动性，我们分别使用了次星加黑子和次星加热斑的模型来求解其不对称的光变曲线，结果均给出了较好的拟合，说明这类系统确实表现出强烈的活动性。同时，我们还将研究对象扩展到轨道周期略长的相接双星系统，对另外三颗短周期相接双星DYCVn、V1073Cyg和V680Per分别进行了多波段的测光观测，通过光变曲线的分析，我们发现这三颗源都属于浅度相接系统，且在我们的观测周期内，这三个系统的光变曲线都未呈现出明显的畸变，说明这三个系统的两子星当时都处于稳定期。在积极申请利用国内中小口径望远镜进行观测的同时，我们还充分利用各类巡天数据进行相关分析研究。通过对开普勒空间望远镜的食双星数据进行研究，我们新发现了两个胞胎双星系统（两子星大小非常接近）KIC4826439和KIC6045264，三个光变曲线存在额外掩食的多星系统KIC5255552、KIC10091110和KIC11495766，并首次给出了短周期食双星V2284Cyg的测光解，发现V2284Cyg是一个小质量比、W次型的中度相接双星系统，在开普勒长达四年的观测周期中，V2284Cyg的光变曲线都没有表现出明显的不对称，说明该系统的两子星在这段时间都处于稳定期。