애프레게이트 메커니즘

Applegate mechanism

Applegate 메커니즘(Applegate의 메커니즘 또는 Applegate 효과)은 특정 생략 이진법에서 볼 수 있는 장기 궤도 주기 변화를 설명한다.주계열성이 활동주기를 거치면서 항성의 외층에는 각운동량의 분포를 변화시키는 자기 토크가 적용되어 항성의 완전성이 변화한다.2진수 쌍에 있는 항성의 궤도는 그 모양 변화에 중력적으로 결합되어 있기 때문에 마침표는 활동 주기(일반적으로 pP/P ~ 10−5)와 같은 시간 척도로 변조(일반적으로 ∆P/P ~ 10)를 나타낸다.[1]null

소개

이진을 생략하는 조심스러운 타이밍을 보면 수십 년 동안 overP/P ~ 10의−5 순서로 궤도 주기 변조를 보이는 시스템이 상당히 흔하다는 것을 알 수 있다.그러한 시스템의 두드러진 예는 알골인데, 알골은 세부적인 관찰 기록이 2세기에 걸쳐서까지 이어진다.이 기간 동안 일식 관측 시간과 예측 시간 사이의 차이의 시간 의존도를 나타내는 그래프는 전체 진폭 0.3일, 수세기 동안 반복적인 시간 척도를 갖는 특징("대 불평등"이라고 한다)을 보여준다.이 기능에 중첩된 것은 전체 진폭 0.06일, 반복 시간 척도가 약 30년인 2차 변조다.유사한 진폭의 궤도 주기 변조는 다른 알골 이진법에서도 볼 수 있다.[1]null

이러한 주기변화는 반복되지만 엄격히 규칙적인 주기를 따르는 것은 아니다.불규칙적인 재발은 이러한 기간변화를 압착적 전이나 멀고 보이지 않는 동반자의 존재에 의한 것으로 설명하려는 시도를 배제한다.apsidal precession 설명 역시 편심 궤도를 필요로 한다는 문제를 가지고 있지만, 이러한 변조가 관찰되는 시스템들은 거의 편심 궤도를 보이지 않는 경우가 많다.더욱이, 세 번째 신체 설명에는 세 번째 신체가 상당히 이국적이 아니라면, 많은 경우에 관찰된 변조를 생산할 수 있을 만큼 큰 세 번째 신체가 광학 감지를 피하지 말았어야 한다는 문제가 있다.[2]null

특정 알골 이진법에서 관찰된 또 다른 현상은 단조로운 기간 증가였다.이것은 Applegate 메커니즘에 의해 설명되는 교대 기간의 증가와 감소에 대한 훨씬 더 일반적인 관찰과는 상당히 구별된다.단조로운 기간 증가는 보통 덜 거대한 별에서 더 큰 별로 전이되는 대량 이동에 기인한다.[3]null

메커니즘

이러한 궤도 주기 변조의 시간 척도와 반복 패턴은 메이트와 휘트미어(1983)에게 후속 스핀-오비트 결합으로 한 별의 4극 모멘트 변화를 촉발하는 메커니즘을 제안했다.그러나, 그들은 무엇이 쿼드폴 모멘트에 그러한 변동을 야기시킬 수 있는지에 대해 어떤 설득력 있는 설명도 제공할 수 없었다.[4]null

애플게이트는 메이트와 휘트미어 메커니즘을 기본으로 삼아 한 별의 교화 반지름의 변화가 자기 활동 사이클과 관련될 수 있다고 주장했다.[1]그의 가설에 대한 지지적인 증거는 알골 이항성의 후기형 이차 항성들 중 상당 부분이 빠르게 회전하는 대류 항성으로 보인다는 관측에서 나왔으며, 이는 그것들이 색체학적으로 활동해야 함을 암시한다.실제로 궤도 주기 변조는 후기형 대류 항성이 포함된 알골형 이항에서만 볼 수 있다.[3]null

중력극 커플링이 궤도 주기 변화에 관여한다는 점에서, 자기장이 어떻게 그러한 형태의 변화를 유도할 수 있을지에 대한 의문이 남아 있었다.1980년대의 대부분의 모델들은 자기장이 항성을 정수 평형으로부터 왜곡시켜 항성을 변형시킬 것이라고 추정했다.그러나 마시와 프링글(1990년)은 그러한 변형을 생성하는 데 필요한 에너지가 별의 총 에너지 출력을 초과할 것이라는 것을 입증했다.[5]null

별은 단단한 몸체로 회전하지 않는다.별의 바깥부분은 별의 4극 모멘트에 가장 큰 기여를 한다.애플게이트는 항성이 활동 주기를 거치면서 자기 토크가 항성 내에서 각운동량의 재분배를 일으킬 수 있다고 제안했다.그 결과 항성의 회전적 완전성이 변하게 되고, 이러한 변화는 궁극적으로 메이트와 휘트미어 메커니즘을 통해 궤도 주기를 변화시키는 결과를 가져올 것이다.에너지 예산 계산에 따르면 활성 항성은 일반적으로 ΔL/L ≈ 0.1 수준에서 가변적이어야 하며 ΔΩ/Ω ≈ 0.01 수준에서 차등 회전해야 한다.[1]null

적용가능성

Applegate 메커니즘은 다음과 같은 몇 가지 테스트 가능한 예측을 한다.

  • 활성 항성의 점성 변화는 궤도 주기의 변조에 해당해야 한다.
  • 또한 자기 활동의 다른 지표(즉, 태양 흑점 활동, 관상 X선 광도 등)도 궤도 주기의 변조에 해당하는 변동을 보여야 한다.
  • 항성 반지름의 큰 변화는 정력적인 고려에 의해 배제되기 때문에, 발광도의 변화는 전적으로 온도 변화에 기인해야 한다.[1]

위의 예측에 대한 테스트는 메커니즘의 유효성을 뒷받침해 주었지만 명백하게 그러하지는 않았다.[6][7]null

Applegate 효과는 광범위한 바이너리에 대한 많은 (전부는 아니지만) 인식 곡선들에 대해 통일된 설명을 제공하며, 그것은 빠르게 회전하는 별에서 볼 수 있는 다이너모 활동을 이해하는 데 도움이 될 수 있다.[8]null

또한 애프레게이트 메커니즘은 조수 방산과 다른 행성체의 존재와 같은 다른 가능한 효과 외에도, 외부 행성의 관측된 전달 시간의 변화를 설명하기 위해 호출되었다.[9]null

하지만, 애플게이트 메커니즘이 불충분한 많은 스타들이 있다.예를 들어, 특정 공통 개발 후 이진의 궤도 주기 변동은 Applegate 효과에 의해 수용될 수 있는 크기보다 큰 순서인데, 자석 제동 또는 높은 타원 궤도에 있는 제3의 본체가 관측된 변동을 설명할 수 있는 유일한 메커니즘을 제공한다.[10][11][12]null

참조

  1. ^ a b c d e Applegate, James H. (1992). "A mechanism for orbital period modulation in close binaries". Astrophysical Journal, Part 1. 385: 621–629. Bibcode:1992ApJ...385..621A. doi:10.1086/170967.
  2. ^ Van Buren, D. (1986). "Comment on the three-body theory for period changes in RS CVn systems". The Astronomical Journal. 92: 136–138. Bibcode:1986AJ.....92..136V. doi:10.1086/114145.
  3. ^ a b Hall, Douglas S. (1989). "The relation between RS CVn and Algol". Space Science Reviews. 50 (1–2): 219–233. Bibcode:1989SSRv...50..219H. doi:10.1007/BF00215932. S2CID 125947929.
  4. ^ Matese, J. J.; Whitmire, D. P. (1983). "Alternate period changes in close binary systems". Astronomy and Astrophysics. 117 (2): L7–L9. Bibcode:1983A&A...117L...7M.
  5. ^ Marsh, T. R.; Pringle, J. E. (1990). "Changes in the orbital periods of close binary stars". Astrophysical Journal, Part 1. 365: 677–680. Bibcode:1990ApJ...365..677M. doi:10.1086/169521.
  6. ^ Maceroni, Carla (1999). "Angular Momentum Evolution in Close Late-type Binaries" (PDF). Turkish Journal of Physics. 23 (2): 289–300. Bibcode:1999TJPh...23..289M. Retrieved 24 May 2015.
  7. ^ Frasca, A.; Lanza, A. F. (2005). "Orbital period variation in close binaries from radial velocity data and magnetic activity cycles". Astronomy and Astrophysics. 429: 309–316. Bibcode:2005A&A...429..309F. doi:10.1051/0004-6361:20041007.
  8. ^ Hilditch, R. W. (2001). An Introduction to Close Binary Stars. Cambridge University Press. pp. 175–176. ISBN 978-0521798006. Retrieved 24 May 2015.
  9. ^ Watson, C. A.; Marsh, T. R. (2010). "Orbital period variations of hot Jupiters caused by the Applegate effect". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 405 (3): 2037. arXiv:1003.0340. Bibcode:2010MNRAS.405.2037W. doi:10.1111/j.1365-2966.2010.16602.x. S2CID 111386415.
  10. ^ Völschow, M.; Schleicher, D. R. G.; Perdelwitz, V.; Banerjee, R. (2016). "Eclipsing time variations in close binary systems: Planetary hypothesis vs. Applegate mechanism". Astronomy and Astrophysics. 587 (34): A34. arXiv:1512.01960. Bibcode:2016A&A...587A..34V. doi:10.1051/0004-6361/201527333. S2CID 53403357.
  11. ^ Parsons, S. G.; Marsh, T. R.; Copperwheat, C. M.; Dhillon, V. S.; Littlefair, S. P.; Hickman, R. D. G.; Maxted, P. F. L.; Gänsicke, B. T.; Unda-Sanzana, E.; Colque, J. P.; Barraza, N.; Sánchez, N.; Monard, L. A. G. (2010). "Orbital period variations in eclipsing post-common-envelope binaries". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 407 (4): 2362. arXiv:1005.3958. Bibcode:2010MNRAS.407.2362P. doi:10.1111/j.1365-2966.2010.17063.x. S2CID 96441672.
  12. ^ Schwarz; et al. (2009). "Hunting high and low: XMM monitoring of the eclipsing polar HU Aquarii". Astronomy and Astrophysics. 496 (3): 833–840. arXiv:0901.4902. Bibcode:2009A&A...496..833S. doi:10.1051/0004-6361/200811485. S2CID 14243402.