Μελέτη του φαινομένου O' Connell σε διπλά εκλειπτικά αστρικά συστήματα σε επαφή.

Abstract

The phenomenon of the appearance of asymmetry between the maxima in the light curve of some binary eclipsing systems is quite complex to explain. To explain the phenomenon, which is very often called the O'Connell effect, several theoretical models of physical mechanisms have been proposed. Each of these has its advantages and disadvantages depending on the type of binary ecliptic system in which it is observed. In this thesis we have chosen to study this phenomenon in contact eclipsing binary systems (EW), as they exhibit strong magnetic activity. The thesis is divided into two parts. In the first part we describe the process of detecting and identifying systems classified as EW from large sky survey databases in order to measure the O'Connell magnitude in their mean light curve. This detection is based on prototype code developed. First, we describe the databases to which the code was applied: the All-Sky Automated Survey-3 (ASAS-3), All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN), Optical Gravitational Lensing Experiment-II and III (OGLE-II, OGLE-III), Northen Sky Variability Survey (NSVS) and Optical Monitoring Camera (OMC) located on the INTEGRAL satellite. Next, a detailed description of the code and the constraints and criteria applied to the sample selection is given. The final sample of 797 EW-type binary eclipsing systems is the largest sample to date with the O'Connell effect up to Δm~0.13 mag. The catalogue also contains information on their distance and temperature from Gaia DR3 and LAMOST. We investigated the statistical distributions of the period, temperature, magnitude asymmetry signs, OER and LCA asymmetry indices and their correlation. Starspots can provide an explanation for the changing magnitude asymmetry in stars of later spectral type, but the discovery of asymmetry in 157 systems above the Kraft break (T>6700 K) may indicate a different mechanism. The most likely one is mass transfer. In the second part, we analyze and model the photometric curves of the systems NSVS 4316778, NSVS 10384295, NSVS 13943900 and NSVS 8817984 as obtained from observations in the spectral regions of the B, V, Rc, Ic filters with the Mythodea and Helmos Observatories. These systems exhibit the O'Connell effect in their light curve and have at least one total eclipse which allows for a more reliable determination of the mass ratio q of the stars without spectroscopic data. In particular, we describe the method adopted to determine the absolute parameters of the systems and the method of including the O'Connell effect in the analysis of the systems by adding spots based on the PIKAIA genetic algorithm method.

Το φαινόμενο της εμφάνισης ασυμμετρίας μεταξύ των μεγίστων στην καμπύλη φωτός ορισμένων διπλών εκλειπτικών συστημάτων είναι αρκετά περίπλοκο στην εξήγησή του. Για την εξήγηση του φαινομένου, το οποίο πολύ συχνά αποκαλείται και φαινόμενο O'Connell, έχουν προταθεί αρκετά θεωρητικά μοντέλα φυσικών μηχανισμών στους οποίους μπορεί να οφείλεται. Κάθε ένα από αυτά να έχει τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του ανάλογα με το είδος του διπλού εκλειπτικού συστήματος στο οποίο παρατηρείται. Στην παρούσα διατριβή επιλέξαμε τη μελέτη του εν λόγω φαινομένου στα διπλά εκλειπτικά συστήματα σε επαφή (contact eclipsing binaries, EW), καθώς αυτά εμφανίζουν έντονη μαγνητική δραστηριότητα. Η παραπάνω μελέτη χωρίζεται σε δύο μέρη. Στο πρώτο μέρος περιγράφεται η διαδικασία ανίχνευσης και ταυτοποίησης συστημάτων που έχουν ταξινομηθεί ως EW από μεγάλες βάσεις ουράνιων επισκοπήσεων, με σκοπό τη μέτρηση του μεγέθους O’ Connell στη μέση καμπύλη φωτός τους. Η ανίχνευση αυτή βασίζεται σε πρωτότυπο κώδικα που αναπτύχθηκε. Αρχικά, περιγράφονται οι βάσεις δεδομένων στην οποίες εφαρμόστηκε ο κώδικας All-Sky Automated Survey-3 (ASAS-3), All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN), Optical Gravitational Lensing Experiment-II και ΙΙΙ (OGLE-II, OGLE-III), Northen Sky Variability Survey (NSVS) και Optical Monitoring Camera (OMC) που βρίσκεται στον δορυφόρο INTEGRAL. Στην συνέχεια, γίνεται αναλυτική περιγραφή της λειτουργίας του κώδικα που αναπτύχθηκε και των περιορισμών και των κριτηρίων που εφαρμόζονται στην επιλογή του δείγματος. Το τελικό δείγμα των 797 διπλών εκλειπτικών συστημάτων τύπου EW, αποτελεί το μεγαλύτερο μέχρι σήμερα δείγμα με το φαινόμενο O’ Connell μέχρι και Δm~0.13 mag. Ο κατάλογος περιέχει επίσης πληροφορίες σχετικά με την απόσταση και τη θερμοκρασία τους από το Gaia DR3 και το LAMOST. Διερευνήσαμε τις στατιστικές κατανομές της περιόδου, της θερμοκρασίας, των προσήμων ασυμμετρίας των μεγίστων, των δεικτών ασυμμετρίας OER και LCA και τη συσχέτισή τους. Οι αστρικές κηλίδες μπορούν να δώσουν εξήγηση για τη μεταβαλλόμενη ασυμμετρία μεγίστων σε αστέρες μεταγενέστερου φασματικού τύπου, αλλά η ανακάλυψη της ασυμμετρίας σε 157 συστήματα πάνω από το σπάσιμο Kraft (T>6700 K) μπορεί να υποδεικνύει έναν διαφορετικό μηχανισμό. Ο πιθανότερος είναι η μεταφορά μάζας. Στο δεύτερο μέρος, γίνεται ανάλυση και μοντελοποίησή των φωτομετρικών καμπυλών των συστημάτων NSVS 4316778, NSVS 10384295, NSVS 13943900 και NSVS 8817984 όπως αυτές προέκυψαν από τις παρατηρήσεις στις φασματικές περιοχές των φίλτρων B, V, Rc, Ic με τα Αστεροσκοπεία Μυθωδία και Χελμός. Τα συστήματα αυτά εμφανίζουν το φαινόμενο O’ Connell στην καμπύλη φωτός τους και έχουν τουλάχιστον μια ολική έκλειψη γεγονός που επιτρέπει τον πιο αξιόπιστο προσδιορισμό του λόγου μαζών q των αστέρων χωρίς την ύπαρξη φασματοσκοπικών δεδομένων. Πιο συγκεκριμένα, περιγράφεται η μέθοδος που υιοθετήθηκε για των προσδιορισμό των απόλυτων παραμέτρων των συστημάτων καθώς και η μέθοδος συμπερίληψης του φαινομένου O' Connell στην ανάλυση των συστημάτων, με την προσθήκη κηλίδων με βάση τη μέθοδο γενετικών αλγορίθμων PIKAIA.