基于食双星极小时刻和LAMOST视向速度搜寻恒星级黑洞候选体

作     者：孟刚 

作者单位：贵州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张立云

授予年度：2021年

学科分类：07[理学] 070401[理学-天体物理] 0704[理学-天文学] 

主      题：LAMOST 食双星 黑洞 轨道周期变化 视向速度 轨道参数 

摘      要：黑洞最早是由广义相对论预言的一种天体,有着超强的引力以至于逃逸速度甚至大于光速,它是一种有着最极端物理条件的天体,是检验当代基础物理学正确性的理想物体。但是由于黑洞无法直接观测,只可以借助间接的方式对它进行寻找以及研究,因此黑洞的寻找以及研究是天体物理中较难的课题,同时黑洞的寻找以及研究也一直是天文学领域的热点课题。这篇论文使用两种方法对黑洞进行搜寻,主要包括两部分内容:一是利用五颗食双星极小时刻研究其周期性变化寻找黑洞候选体,同时对得到的光变曲线进行分析得到食双星的轨道参数;二是对LAMOST的DR8的视向速度数据进行统计分析以寻找黑洞候选体。以下是这两方面工作的主要内容及成果:(1)RS Ser,V449 Per,MR Del,V593 Cen,和V1095 Her是五颗短周期食双星,我们用四个一米级望远镜对它们分别进行观测,观测了38个晚上,共获得了它们的8个全相位光变曲线。另外,利用丽江的2.4米望远镜,我们获得了V449 Per的低色散光谱,并确定它的光谱型为K0(±2)V。根据它们的O-C曲线,RS Ser、V1095 Her、V0593 Cen和MR Del的周期存在周期性变化,我们以第三天体的光时轨道效应来解释这种现象,但是由于观测数据的不足,得到的第三天体的轨道周期有一定的可疑性。RS Ser、V1095 Her和MR Del的第三天体质量下限较小,还不能确定为黑洞候选体,V0593 Cen的第三天体质量下限为3.68太阳质量,可以确定为黑洞候选体。对于V0593 Cen,由于他的极小时刻值只集中在四个不同的时间点,并不连续,我们还用持续性的周期减小来解释它的周期变化,减小速率为8.2X10天/年。V449 Per的周期存在持续性的增加,增加速率为9.5X10天/年.利用测光观测得到的光变曲线,我们使用W-D程序初步解出了它们的测光解,结果证明V593 Cen是一颗早型深接触食双星,有着很高的相接度。(2)我们利用LAMOST DR8的恒星光谱数据,寻找LAMOST观测到的具有较大视向速度变化的巨星附近的黑洞候选体。其中有696139具有重复观测的视向速度的目标,13253个目标存在视向速度变化,其中有16个目标是巨星且视向速度变化较大,ΔV80千米每秒,说明它们周围存在光学不可见伴星。LAMOST数据的初步分析,还不能确定这16个目标的不可见伴星质量超过了3个太阳质量,但在一定的合理假设条件下有11个目标的质量超过3倍太阳质量,可能为黑洞候选体。然后我们将这16个目标的坐标与GAIA和TESS的巡天数据交叉,得到它们的质量和半径,进一步估算不可见伴星的质量。这些目标非常值得我们作进一步的测光及光谱观测,并做进一步研究。随着各种光谱巡天以及测光巡天数据的发布,为批量寻找黑洞候选体提供了数据基础。2020年的诺贝尔奖授予了罗杰·彭罗斯(Roger Penrose),莱因哈德·根泽尔(Reinhard Genzel)和安德里亚·格兹等人,因为他们发现了银河系中心有着一个超大质量的致密天体(黑洞),且发现黑洞的形成是对广义相对论的有力验证。数据的积累将越来越有利于黑洞的搜寻与研究,相信在黑洞的独特魅力下,将来会有越来越多的科学工作者投身于黑洞有关的课题中去。