一项针对疏散星团NGC 7209中分离式食双星系统的研究

《New Astronomy》：A study of detached eclipsing binary systems towards the open cluster NGC 7209

NGC 7209星团附近利用TESS任务和地面光度数据发现5个分离型食双星系统，其中2个为新发现 Algol型变星，通过PHOEBE和EXOPLANET软件获得组件质量0.82-1.20太阳质量，轨道周期0.88-7.92天，HDBSCAN聚类确认非星团成员，H-R图显示为主序星。

　　

Sneh Lata|Dorothy M. Mwanzia|Geoffrey Okeng’o|Soumen Mondal|John Buers|Alisher S. Hojaev

阿里亚巴塔观测科学研究所，马诺拉峰，奈尼塔尔 263002，北阿坎德邦，印度

摘要

本研究详细分析了位于NGC 7209星团方向的五个分离式食双星系统，使用了TESS任务和地面光度测量的数据。其中两个系统是新发现的，其光变曲线与Algol型食双星一致。我们推导出了这些双星系统的两个组成部分的基本参数，包括它们的质量和半径。这些双星的参数是使用PHOEBE和EXOPLANET软件计算得出的。这些系统的轨道周期从约0.88天到约7.92天不等。双星系统的主星质量范围从约0.82太阳质量到约1.20太阳质量，其中四个被归类为太阳型恒星，一个被归类为中等质量恒星。通过HDBSCAN算法评估了它们在NGC 7209星团中的成员身份，结果确定这五个系统都不是该星团的成员。我们还根据它们在H-R图上的位置研究了这些双星的演化状态，表明所有五个系统都是主序星双星。

引言

据信我们银河系中超过50%的恒星属于双星或多星系统（Whyte和Eggleton，1985年；Sana和Evans，2011年；Duchêne和Kraus，2013年；Alfonso-Garzón等人，2014年；Moe和Di Stefano，2017年；Serenelli等人，2021年）。食双星在这些系统中是一个特殊类别，对于估计恒星的基本参数（如质量和半径）具有无可估量的价值（Torres等人，2010年；Maxted和Hutcheon，2018年；Chen等人，2022年；Xiong等人，2023年）。这些系统的组成部分具有相同的年龄和化学成分。因此，研究双星系统对于检验恒星演化理论也是必不可少的（Bienias等人，2021年）。

食双星根据其演化阶段分为三种类型。从EA型食双星到EW型食双星，周期分布逐渐向较短周期偏移。EW型食双星通常较老，其年龄分布峰值约为40亿年。相比之下，EA型食双星较年轻，年龄峰值约为10亿年（Chen等人，2020年）。最近的研究阐明了食双星的基本演化过程，确定核演化和角动量损失是驱动它们发展的主要机制（参见Chen等人2020年的参考文献）。一些特别显著的食双星至少包含一颗脉动星。这些系统通过分析双星中振荡组分的脉动频率，为探索恒星内部提供了独特的机会（Soydugan等人，2008年；Soydugan等人，2011年；Handler等人，2020年；Southworth和Van Reeth，2022年）。

疏散星团是研究恒星演化的极佳目标，因为它们提供了包括距离、年龄和成分在内的基本参数。此外，在这些星团中可以观测到各种各样的变星，进一步丰富了我们对恒星演化的理解（Saleh等人，2020年；Lata等人，2023年；Michalska等人，2023年）。为了了解太阳型/低质量恒星的演化，我们对NGC 7209进行了观测，这是一个中等年龄的疏散星团。这个星团为研究变星，特别是低质量恒星的变星，提供了极好的机会。由于这些对象的独特特性，它们对于研究恒星形成和演化具有重要意义。我们对NGC 7209及其低质量短周期变星的观测为我们增加了对中等年龄疏散星团内恒星形成和演化的理解。有关这个疏散星团中变星的详细信息，请参阅我们的论文（Mwanzia等人，2025年）。NGC 7209被归类为中等年龄的疏散星团，与其他一些疏散星团相比相对稀疏。它位于大约1.2千帕秒差距的距离，年龄约为6.3亿年（参见Mwanzia等人2025年的研究）。

本研究旨在通过使用TESS数据和地面观测数据来研究NGC 7209星团区域检测到的食双星的物理参数。这些发现将有助于提高我们对食双星的理解。基于空间的任务通过光度曲线发现了许多双星系统，这些数据可以用来精确确定双星组成部分的质量和半径。像开普勒（Borucki等人，2011年）和TESS（Ricker等人，2015年）这样的空间望远镜提供了极其高质量的光度数据。随着新的调查和任务的出现，将发现更多这样的系统，从而显著推进我们对它们演化的理解。第2节提供了观测的概述和数据还原程序的概述。第3节讨论了TESS数据、双星系统和轨道周期的确定。第4节讨论了光变曲线（LC）建模。第5节探讨了分离式双星的演化特性。最后，第6节总结了研究结果。

章节摘录

观测和数据还原

使用0.8米的Tenagra望远镜在2009年至2013年的203个夜晚对NGC 7209在V和R波段进行了CCD光度观测，覆盖了大约14角分的天空区域。此外，还在奈尼塔尔的1.3米Devasthal快速光学望远镜（DFOT）上对星团区域在V波段进行了8个夜晚的监测。使用2K×1.8×1.8毫角分的视场进行了观测。在观测期间，获取了偏置帧和平场帧以确保图像清晰。

TESS数据

我们使用eleanor Python包获取了所有已识别恒星的TESS数据。¹该工具可以从TESS全帧图像中提取目标像素文件，并为TESS任务观测到的任何恒星生成系统校正后的光变曲线（Feinstein等人，2019年；Burke等人，2020年；Brasseur等人，2019年；Powell等人，2022年）。通过提供TESS观测到的恒星的ID或RA和Dec坐标，Python

Phoebe

主星的有效温度是PHOEBE软件中准确建模恒星光变曲线的关键参数。因此，我们使用了多种方法来确定恒星的温度。我们还根据Gaia DR3提供的BPRP光谱计算了GSphot温度。为了从B-V颜色估计恒星的温度，我们使用Schlegel等人（1998年）的值校正了前景消光的B-V颜色，以获得恒星的真实B-V温度。

分离式双星系统的距离和演化状态

我们样本中恒星的距离是使用PHOEBE进行LC建模得到的总星等来确定的。对于187、698、1700和2930号恒星，我们使用了PHOEBE得到的温度，并根据Torres（2010年）提出的温度与总星等校正之间的经验关系来计算总星等校正。随后，将总星等转换为绝对星等。

总结

我们基于TESS数据和在NGC 7209区域进行的地面光度观测，展示了五个分离式食双星系统的发现。通过分析TESS的数据，我们首次为这些双星推导出了参数，其轨道周期从约0.88天到约7.92天不等。HDBSCAN聚类算法确认这些双星都不是NGC 7209星团的真实成员。

CRediT作者贡献声明

Sneh Lata：写作 – 审稿与编辑、验证、监督、软件、资源、项目管理、方法论、正式分析、数据管理、概念化。Dorothy M. Mwanzia：写作 – 审稿与编辑、初稿撰写、方法论、正式分析、数据管理、概念化。Geoffrey Okeng’o：监督。Soumen Mondal：监督。John Buers：监督。Alisher S. Hojaev：写作 – 审稿与编辑。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文报告的工作。

致谢

我们感谢匿名审稿人的宝贵建议/评论，这些评论显著提高了论文的科学质量。本文包含了TESS任务收集的数据，这些数据可从Mikulski太空望远镜档案（MAST）公开获取。TESS任务的资金由NASA的科学任务理事会提供。

本研究使用了欧洲航天局（ESA）的Gaia任务（https://www.cosmos.esa.int/gaia）的数据，这些数据由Gaia数据处理和