АСТРОФИЗИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ, 2025, том 80, № 4, страницы 627–641
МАССИВНАЯ ДВОЙНАЯ СИСТЕМА WR 20a: АНАЛИЗ КРИВЫХ БЛЕСКА В МОДЕЛИ СО СТАЛКИВАЮЩИМИСЯ ВЕТРАМИ
© 2025
И. И. Антохин1*, Э. А. Антохина1, А. М. Черепащук1
1Государственный астрономический институт им. П. К. Штернберга Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, Москва, 119234 Россия
*E-mail: igor@sai.msu.ru
*E-mail: igor@sai.msu.ru
УДК 524.386-17
Поступила в редакцию 28 июня 2025 года; после доработки 2 сентября 2025 года; принята к публикации 2 сентября 2025 года
Представлены результаты анализа оптических кривых блеска массивной двойной системы WR 20a (WN 6ha + WN 6ha). Анализ выполнен в модели двойной системы, являющейся обобщением стандартной модели Роша на случай, когда оба компонента системы обладают мощными звездными ветрами. В модели учитываются столкновение ветров и влияние орбитального движения на зону столкновения. Наблюдательные кривые блеска в фильтрах B, V, I были взяты из опубликованных ранее работ, в которых они анализировались с использованием стандартной модели Роша. Главное отличие результатов данной работы от предыдущих заключается в том, что в нашей модели радиусы компонентов системы оказались примерно на 25% меньше. Как следствие, светимость системы в нашей модели уменьшилась примерно на 40%, а расстояние до системы — приблизительно на 20%. Кроме того, модель смогла успешно описать наблюдаемую асимметрию кривой блеска относительно фаз соединений, чего невозможно достичь в стандартной модели Роша. Проведено сравнение теоретических кривых блеска с наблюдательными кривыми, полученными спутником TESS и в рамках проекта ASAS-SN. Показано, что, с учетом недавних исследований межзввездного поглощения в направлении молодого рассеянного скопления Westerlund 2, расстояние до WR 20a, полученное в наших расчетах, согласуется с гипотезой о том, что WR 20a является его членом.
Ключевые слова:
звезды: двойные: затменные — звезды: Вольфа–Райе — звезды: отдельные: WR 20a — рассеянные скопления и ассоциации: отдельные: Westerlund 2
ФинансированиеСписок литературы
Работа И.И.А. (разработка алгоритма учета двух звездных ветров в двойной системе, метода MCMC, анализ наблюдательных данных) поддержана грантом Российского научного фонда № 23-12-00092. Работа Э.А.А. поддержана Междисциплинарной научно-образовательной школой МГУ имени М. В. Ломоносова «Фундаментальные и прикладные космические исследования».
Список литературы
1. I. I. Antokhin and E. A. Antokhina, Astronomy Reports 68 (12), 1239 (2024). DOI:10.1134/S1063772925701239
2. I. I. Antokhin, A. M. Cherepashchuk, E. A. Antokhina, and A. M. Tatarnikov, Astrophys. J. 926 (2), id. 123 (2022). DOI:10.3847/1538-4357/ac4047
3. I. I. Antokhin, S. P. Owocki, and J. C. Brown, Astrophys. J. 611 (1), 434 (2004). DOI:10.1086/422093
4. E. A. Antokhina, Sov. Astron. 32, 608 (1988).
5. E. A. Antokhina, Astronomy Reports 40 (4), 483 (1996).
6. E. A. Antokhina and I. I. Antokhin, Astronomy Reports 67 (9), 876 (2023). DOI:10.1134/S1063772923090019
7. E. A. Antokhina, I. I. Antokhin, and A. M. Cherepashchuk, Astronomical and Astrophysical Transactions 28 (1), 3 (2013). DOI:10.48550/arXiv.1303.6543
8. E. A. Antokhina, A. F. J. Moffat, I. I. Antokhin, et al., Astrophys. J. 529 (1), 463 (2000). DOI:10.1086/308228
9. J. Ascenso, J. Alves, Y. Beletsky, and M. T. V. T. Lago, Astron. and Astrophys. 466 (1), 137 (2007). DOI:10.1051/0004-6361:20066433
10. C. A. L. Bailer-Jones, J. Rybizki,M. Fouesneau, et al., Astron. J. 161 (3), id. 147 (2021). DOI:10.3847/1538-3881/abd806
11. J. M. Bestenlehner, P. A. Crowther, S. M. Caballero-Nieves, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 499 (2), 1918 (2020). DOI:10.1093/mnras/staa2801
12. A. Z. Bonanos, K. Z. Stanek, A. Udalski, et al., Astrophys. J. 611 (1), L33 (2004). DOI:10.1086/423671
13. S. Brooks, A. Gelman, G. L. Jones, and X.-L. Meng, Handbook of Markov Chain Monte Carlo (Chapman and Hall/CRC, New York, 2011). DOI:doi.org/10.1201/b10905
14. A. G. A. Brown et al. (Gaia Collab.), Astron. and Astrophys. 649, id. A1 (2021). DOI:10.1051/0004-6361/202039657
15. G. Carraro, D. Turner, D. Majaess, and G. Baume, Astron. and Astrophys. 555, id. A50 (2013). DOI:10.1051/0004-6361/201321421
16. J. I. Castor, D. C. Abbott, and R. I. Klein, Astrophys. J. 195, 157 (1975). DOI:10.1086/153315
17. P. A. Crowther, S. M. Caballero-Nieves, K. A. Bostroem, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 458 (1), 624 (2016). DOI:10.1093/mnras/stw273
18. T. M. Dame, Astrophys. J. 665 (2), L163 (2007). DOI:10.1086/521363
19. P. Eggleton, Evolutionary Processes in Binary and Multiple Stars (Cambridge University Press, Cambridge, 2006).
20. D. F. Figer, Nature 434 (7030), 192 (2005). DOI:10.1038/nature03293
21. N. Furukawa, J. R. Dawson, A. Ohama, et al., Astrophys. J. 696 (2), L115 (2009). DOI:10.1088/0004-637X/696/2/L115
22. K. Hart, B. J. Shappee, D. Hey, et al., arXiv e-prints astro/ph:2304.03791 (2023). DOI:10.48550/arXiv.2304.03791
23. V. M. Kalari, E. P. Horch, R. Salinas, et al., Astrophys. J. 935 (2), id. 162 (2022). DOI:10.3847/1538-4357/ac8424
24. Z. Keszthelyi, S. A. Brands, A. de Koter, et al., arXiv e-prints astro/ph:2506.15230 (2025).
25. M. Kunimoto, E. Tey,W. Fong, et al., Research Notes of the American Astronomical Society 6 (11), id. 236 (2022). DOI:10.3847/2515-5172/aca158
26. G. Lenoir-Craig, I. I. Antokhin, E. A. Antokhina, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 510 (1), 246 (2022). DOI:10.1093/mnras/stab3374
27. D. Majaess, C. J. Bonatto, D. G. Turner, et al., Astrophys. J. 982 (2), 165 (2025). DOI:10.3847/1538-4357/adb9e4
28. D. Nardiello, L. Borsato, G. Piotto, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 490 (3), 3806 (2019). DOI:10.1093/mnras/stz2878
29. T. Prusti et al. (Gaia Collab.), Astron. and Astrophys. 595, id. A1 (2016). DOI:10.1051/0004-6361/201629272
30. G. Rauw, P. A. Crowther, M. De Becker, et al., Astron. and Astrophys. 432 (3), 985 (2005). DOI:10.1051/0004-6361:20042136
31. G. Rauw, M. De Becker, Y. Naze´ , et al., Astron. and Astrophys. 420, L9 (2004). DOI:10.1051/0004-6361:20040150
32. G. Rauw, J. Manfroid, E. Gosset, et al., Astron. and Astrophys. 463 (3), 981 (2007). DOI:10.1051/0004-6361:20066495
33. G. Rauw, H. Sana, and Y. Naze´ , Astron. and Astrophys. 535, A40 (2011). DOI:10.1051/0004-6361/201117000
34. A. Roman-Lopes, Astron. and Astrophys. 685, id. L5 (2024). DOI:10.1051/0004-6361/202449474
35. S. M. Rucin´ ski, Acta Astronomica 19, 245 (1969).
36. D. Russeil, Astron. and Astrophys. 397, 133 (2003). DOI:10.1051/0004-6361:20021504
37. O. Schnurr, A. F. J. Moffat, A. Villar-Sbaffi, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 395 (2), 823 (2009). DOI:10.1111/j.1365-2966.2009.14437.x
38. B. J. Shappee, J. L. Prieto, D. Grupe, et al., Astrophys. J. 788 (1), 48 (2014). DOI:10.1088/0004-637X/788/1/48
39. I. R. Stevens, J. M. Blondin, and A. M. T. Pollock, Astrophys. J. 386, 265 (1992). DOI:10.1086/171013
40. A. V. Tutukov, A. V. Fedorova, and A. M. Cherepashchuk, Astronomy Reports 52 (8), 656 (2008). DOI:10.1134/S1063772908080064
41. A. Ulmer and E. L. Fitzpatrick, Astrophys. J. 504 (1), 200 (1998). DOI:10.1086/306048
42. W. van Hamme, Astron. J. 106, 2096 (1993). DOI:10.1086/116788
43. C. A. Vargas ´Alvarez, H. A. Kobulnicky, D. R. Bradley, et al., Astron. J. 145 (5), article id. 125 (2013). DOI:10.1088/0004-6256/145/5/125
44. H. von Zeipel, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 84, 702 (1924). DOI:10.1093/mnras/84.9.702
45. R. E. Wilson, Astrophys. J. 234, 1054 (1979). DOI:10.1086/157588
46. R. E. Wilson and E. J. Devinney, Astrophys. J. 166, 605 (1971). DOI:10.1086/150986
47. P. Zeidler, E. Sabbi, A. Nota, et al., Astron. J. 150 (3), article id. 78 (2015). DOI:10.1088/0004-6256/150/3/78
2. I. I. Antokhin, A. M. Cherepashchuk, E. A. Antokhina, and A. M. Tatarnikov, Astrophys. J. 926 (2), id. 123 (2022). DOI:10.3847/1538-4357/ac4047
3. I. I. Antokhin, S. P. Owocki, and J. C. Brown, Astrophys. J. 611 (1), 434 (2004). DOI:10.1086/422093
4. E. A. Antokhina, Sov. Astron. 32, 608 (1988).
5. E. A. Antokhina, Astronomy Reports 40 (4), 483 (1996).
6. E. A. Antokhina and I. I. Antokhin, Astronomy Reports 67 (9), 876 (2023). DOI:10.1134/S1063772923090019
7. E. A. Antokhina, I. I. Antokhin, and A. M. Cherepashchuk, Astronomical and Astrophysical Transactions 28 (1), 3 (2013). DOI:10.48550/arXiv.1303.6543
8. E. A. Antokhina, A. F. J. Moffat, I. I. Antokhin, et al., Astrophys. J. 529 (1), 463 (2000). DOI:10.1086/308228
9. J. Ascenso, J. Alves, Y. Beletsky, and M. T. V. T. Lago, Astron. and Astrophys. 466 (1), 137 (2007). DOI:10.1051/0004-6361:20066433
10. C. A. L. Bailer-Jones, J. Rybizki,M. Fouesneau, et al., Astron. J. 161 (3), id. 147 (2021). DOI:10.3847/1538-3881/abd806
11. J. M. Bestenlehner, P. A. Crowther, S. M. Caballero-Nieves, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 499 (2), 1918 (2020). DOI:10.1093/mnras/staa2801
12. A. Z. Bonanos, K. Z. Stanek, A. Udalski, et al., Astrophys. J. 611 (1), L33 (2004). DOI:10.1086/423671
13. S. Brooks, A. Gelman, G. L. Jones, and X.-L. Meng, Handbook of Markov Chain Monte Carlo (Chapman and Hall/CRC, New York, 2011). DOI:doi.org/10.1201/b10905
14. A. G. A. Brown et al. (Gaia Collab.), Astron. and Astrophys. 649, id. A1 (2021). DOI:10.1051/0004-6361/202039657
15. G. Carraro, D. Turner, D. Majaess, and G. Baume, Astron. and Astrophys. 555, id. A50 (2013). DOI:10.1051/0004-6361/201321421
16. J. I. Castor, D. C. Abbott, and R. I. Klein, Astrophys. J. 195, 157 (1975). DOI:10.1086/153315
17. P. A. Crowther, S. M. Caballero-Nieves, K. A. Bostroem, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 458 (1), 624 (2016). DOI:10.1093/mnras/stw273
18. T. M. Dame, Astrophys. J. 665 (2), L163 (2007). DOI:10.1086/521363
19. P. Eggleton, Evolutionary Processes in Binary and Multiple Stars (Cambridge University Press, Cambridge, 2006).
20. D. F. Figer, Nature 434 (7030), 192 (2005). DOI:10.1038/nature03293
21. N. Furukawa, J. R. Dawson, A. Ohama, et al., Astrophys. J. 696 (2), L115 (2009). DOI:10.1088/0004-637X/696/2/L115
22. K. Hart, B. J. Shappee, D. Hey, et al., arXiv e-prints astro/ph:2304.03791 (2023). DOI:10.48550/arXiv.2304.03791
23. V. M. Kalari, E. P. Horch, R. Salinas, et al., Astrophys. J. 935 (2), id. 162 (2022). DOI:10.3847/1538-4357/ac8424
24. Z. Keszthelyi, S. A. Brands, A. de Koter, et al., arXiv e-prints astro/ph:2506.15230 (2025).
25. M. Kunimoto, E. Tey,W. Fong, et al., Research Notes of the American Astronomical Society 6 (11), id. 236 (2022). DOI:10.3847/2515-5172/aca158
26. G. Lenoir-Craig, I. I. Antokhin, E. A. Antokhina, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 510 (1), 246 (2022). DOI:10.1093/mnras/stab3374
27. D. Majaess, C. J. Bonatto, D. G. Turner, et al., Astrophys. J. 982 (2), 165 (2025). DOI:10.3847/1538-4357/adb9e4
28. D. Nardiello, L. Borsato, G. Piotto, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 490 (3), 3806 (2019). DOI:10.1093/mnras/stz2878
29. T. Prusti et al. (Gaia Collab.), Astron. and Astrophys. 595, id. A1 (2016). DOI:10.1051/0004-6361/201629272
30. G. Rauw, P. A. Crowther, M. De Becker, et al., Astron. and Astrophys. 432 (3), 985 (2005). DOI:10.1051/0004-6361:20042136
31. G. Rauw, M. De Becker, Y. Naze´ , et al., Astron. and Astrophys. 420, L9 (2004). DOI:10.1051/0004-6361:20040150
32. G. Rauw, J. Manfroid, E. Gosset, et al., Astron. and Astrophys. 463 (3), 981 (2007). DOI:10.1051/0004-6361:20066495
33. G. Rauw, H. Sana, and Y. Naze´ , Astron. and Astrophys. 535, A40 (2011). DOI:10.1051/0004-6361/201117000
34. A. Roman-Lopes, Astron. and Astrophys. 685, id. L5 (2024). DOI:10.1051/0004-6361/202449474
35. S. M. Rucin´ ski, Acta Astronomica 19, 245 (1969).
36. D. Russeil, Astron. and Astrophys. 397, 133 (2003). DOI:10.1051/0004-6361:20021504
37. O. Schnurr, A. F. J. Moffat, A. Villar-Sbaffi, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 395 (2), 823 (2009). DOI:10.1111/j.1365-2966.2009.14437.x
38. B. J. Shappee, J. L. Prieto, D. Grupe, et al., Astrophys. J. 788 (1), 48 (2014). DOI:10.1088/0004-637X/788/1/48
39. I. R. Stevens, J. M. Blondin, and A. M. T. Pollock, Astrophys. J. 386, 265 (1992). DOI:10.1086/171013
40. A. V. Tutukov, A. V. Fedorova, and A. M. Cherepashchuk, Astronomy Reports 52 (8), 656 (2008). DOI:10.1134/S1063772908080064
41. A. Ulmer and E. L. Fitzpatrick, Astrophys. J. 504 (1), 200 (1998). DOI:10.1086/306048
42. W. van Hamme, Astron. J. 106, 2096 (1993). DOI:10.1086/116788
43. C. A. Vargas ´Alvarez, H. A. Kobulnicky, D. R. Bradley, et al., Astron. J. 145 (5), article id. 125 (2013). DOI:10.1088/0004-6256/145/5/125
44. H. von Zeipel, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 84, 702 (1924). DOI:10.1093/mnras/84.9.702
45. R. E. Wilson, Astrophys. J. 234, 1054 (1979). DOI:10.1086/157588
46. R. E. Wilson and E. J. Devinney, Astrophys. J. 166, 605 (1971). DOI:10.1086/150986
47. P. Zeidler, E. Sabbi, A. Nota, et al., Astron. J. 150 (3), article id. 78 (2015). DOI:10.1088/0004-6256/150/3/78
The Massive Binary System WR 20a: Light Curve Analysis in a Colliding Wind Model
© 2025
I. I. Antokhin1*, E. A. Antokhina1, and A. M. Cherepashchuk1
1Sternberg Astronomical Institute, Moscow State University, Moscow, 119234 Russia
*E-mail: igor@sai.msu.ru
*E-mail: igor@sai.msu.ru
The article presents the results of the analysis of optical light curves of the massive binary system WR 20a (WN 6ha + WN 6ha). The analysiswas performed with a binary system model, extending the standard Roche model for the case when both components of the system have powerful stellar winds. The model takes into account the collision of the winds and the influence of orbital motion on the collision zone. The observational light curves in the B V I filters were taken from previously published papers, in which they were analyzed using the standard Roche model. The main difference between the results of our work and the previous results is that in our model the radii of the components are about 25% smaller. As a consequence, the luminosity of the system in our model decreased by approximately 40%, and the distance to the system by 20%. In addition, the model was able to successfully describe the observed asymmetry of the light curve with respect to the phases of the conjunctions, which is impossible in the standard Roche model. The model light curves were also compared with the observational curves obtained by the TESS satellite and the ASAS-SN project. It was shown that, taking into account recent studies of interstellar extinction in the direction of the young open cluster Westerlund 2, the distance to WR 20a obtained in our calculations is consistent with the hypothesis that WR 20a is a member of the cluster.
Keywords:
stars: binaries: eclipsing—stars: Wolf–Rayet—stars: individual: WR 20a
К содержанию номера