相接双星的大样本演化模型及其应用

Contact binaries have an important position in study of single stars, binaries, star clusters and galaxies. However, many key questions about contact binaries are still open, especially about their origin, evolution and final fate. The traditional way to investigate contact binaries is to construct a model for mapping one-to-one to an observed contact binary, but which is not meeting the needs of studying the large sample data given by survey projects. Therefore, binary population synthesis (BPS) is urgently needed, and should be applied to the researches on the key questions of contact binaries, because the results of BPS can be compared directly with the observed large samples. In this project, we will simultaneously simulate the evolution of millions of binaries, and construct the BPS model of contact binary by using the BPS method. Based on the BPS model of contact binaries, we will give the formation condition of contact binaries and study their formation channel. We will study the short-period limit by using the BPS model of contact binaries, and try to conquer the difficulty of explaining the observational phenomena of short-period limit for contact binaries. In addition, we will study the merger criterion of contact binaries. Using the BPS model of contact binaries, the main merger channel of contact binaries will be determined.

. 相接双星在单星、双星、以及星团和星系研究中都有着非常重要的地位。但是，有关相接双星的很多关键问题还亟待解决，例如相接双星的起源、演化和结局。传统研究方法是一对一地建立理论模型来解释单个相接双星观测样本，但这已远不能满足当前巡天项目给出观测大样本的研究需要。因此，急需建立可以与观测大样本结果直接对比的大样本演化模型，并将其应用到相接双星的关键问题研究中。本项目将利用大样本双星演化方法，同时演化数百万颗双星，从而建立相接双星的大样本演化模型；利用建立的相接双星大样本演化模型，给出相接双星的形成条件，研究相接双星的形成机制；将相接双星的大样本模型应用到周期截止现象的研究中，检验现有的周期截止形成机制，解释周期截止这一观测现象；研究相接双星的并合判据，确定相接双星的主要并合机制。

相接双星在双星和星团研究中有着重要的应用，但其起源和应用中还有很多不清楚的地方。本项目利用大样本恒星演化理论和观测大样本数据，对相接双星的形成和性质进行研究，并利用相接双星对星团中蓝离散星的起源进行了约束和进一步的研究。在执行项目四年期间，我们取得成果如下：（1）case AD, AR和AS双星演化是三种产生相接双星的演化通道，但它们与观测相接双星（W UMa双星）的关系并不确定。我们利用大样本恒星演化和W UMa型双星观测大样本，详细研究了这三种演化通道及其与W UMa双星的联系，给出证据支持case AR和AS是产生观测W UMa双星的主要通道，而case AD不是；（2）具有详细参数的观测相接双星是研究相接双星的重要样本。我们对两颗相接双星AR Bootis和AV Puppis进行了测光观测研究，得到其基本物理参量，并分析了它们的轨道周期变化情况和导致周期变化的可能原因。（3）星团中蓝离散星的起源一直存在争议，而相接双星为其起源提供了非常强的约束，因为观测发现很多相接双星同时也是蓝离散星。我们对处在蓝离散星双序中的相接双星进行研究，发现质量比的不同会导致相接双星位于蓝离散星不同的序列上，同时，双星演化产生的蓝离散星双星可以再现M30中的双序观测现象，我们的结果表明双星对蓝离散星双序都可以产生贡献。（4）利用哈勃空间望远镜观测数据，我们对与相接双星密切相关的蓝离散星的起源进行了进一步的研究，并在年轻星团NGC2173中发现蓝离散星也存在类似双序的分叉现象，并指出双星是解释该星团双序现象最可能的一种机制。