JultikaUniversity of Oulu repository

Abstract

This study focuses on the interacting binary star systems, cataclysmic variables, where a white dwarf accretes matter through the inner Lagrangian point from its companion star. Many of these objects contain an accretion disc, where matter accumulates before falling on the surface of the primary. The mass loss and angular momentum loss lead to the system evolving, with the period decreasing and the secondary degenerating into a substellar brown dwarf stage. As a result, the period evolution reverses, and the system is classified as a period bouncer. For this study, two objects named EG Cnc and OT J210950.5+134840 were studied to obtain systemic parameters and traces of the secondary type. This was done with spectroscopic and photometric data obtained with many telescopes and instruments, such as ESO VLT (X-shooter) and NOT (ALFOSC and NOTCam). Methods of analysis included time series analysis, radial velocity analysis, spectral energy distribution analysis, Doppler tomography and fitting of white dwarf atmosphere models. It is found that EG Cnc is a period bouncer, as it contains a brown dwarf secondary of mass M2 = 0.045(5) M⊙. The secondary of OT J210950.5+134840 is a low-mass star with a mass of M2 = 0.085–0.108 M⊙. Therefore, this object is still evolving towards the period minimum.

Kahden kataklysmisen muuttujan EG Cnc:n ja OT J210950.5+134840:n tutkimus

Tiivistelmä

Kataklysmiset muuttujat ovat valkoisesta kääpiöstä sekä kevyemmästä seuralaistähdestä koostuvia vuorovaikuttavia kaksoistähtiä. Monissa näissä järjestelmissä seuralaistähti menettää pintakerroksensa ainetta valkoista kääpiötä ympäröivään kertymäkiekkoon, josta aine putoaa kohti valkoisen kääpiön pintaa. Seuralaistähden kulmaliikemäärän tulee vähentyä, jotta massan menetys voi jatkua vakaana, johtaen järjestelmän periodin lyhenemiseen. Periodin lyheneminen jatkuu, kunnes seuralaistähti kehittyy massan menetyksen seurauksena ruskeaksi kääpiöksi, joka johtaa järjestelmän periodin pitenemiseen. Määrittämällä järjestelmän parametrit, kuten periodi ja tähtien massat, voidaan periodiminiä kohti kehittyvät ja siitä etääntyvät kohteet erottaa toisistaan.

Työssä selvitettiin kahden kataklysmisen muuttujan EG Cnc:n ja OT J210950.5+134840:n järjestelmäparametrit, sekä arvioitiin näiden kohteiden seuralaistähtien evolutionääriset vaiheet. Tutkimusaineisto koostui spektroskooppisista ja fotometrisistä mittauksista, jotka toteutettiin käyttäen muun muassa ESO VLT:n X-shooter-instrumenttia sekä NOT:n ALFOSC- ja NOTCam-instrumentteja. Analyysimenetelmät koostuivat aikasarja-analyysista, säteisnopeusanalyysista, spektrien energiajakaumien arvioinnista, Doppler-tomografiasta sekä valkoisen kääpiön kaasukehämallien sovittamisesta.

Järjestelmäparametrien sekä analyysimetodien perusteella EG Cnc on niin sanottu "period-bouncer", eli järjestelmän seuralaistähti on kehittynyt ruskeaksi kääpiöksi ja järjestelmän periodi pitenee. OT J210950.5+145840:n seuralaistähti ei ole vielä kehittynyt ruskeaksi kääpiöksi, ja järjestelmän kiertoaika lyhenee.