A PERSPECTIVE ON ECLIPSING BINARY STAR STUDIES IN THE POST-GAIA ERA

Е. Ф. Мілоне

doi:10.18524/1810-4215.2025.38.340398

Автор(и)

Е. Ф. Мілоне Університет Калгарі, Канада https://orcid.org/0000-0002-7426-3204

DOI:

https://doi.org/10.18524/1810-4215.2025.38.340398

Ключові слова:

подвійні зорі, затемнювані подвійні зорі, фотометрія, моделі та програма Вілсона-Девінні, Gaia, TESS, смуги пропускання IRWG

Анотація

Затемнювані подвійні зорі інтригували астрономів упродовж століть. Їх вивчення – це подорож шляхом відкриттів та інновацій. Одне з перших значних прозрінь сталося в 1783 році, коли 18-річний Джон Гудрайк сміливо припустив, що періодичне ослаблення блиску зорі Алголь, яку він і його друг і наставник Едвард Піготт ретельно вивчали, викликано затемненням темним великим тілом, що обертається навколо Алголю. Це повідомлення настільки вразило Лондонське королівське товариство, що того ж року Гудрайк був нагороджений престижною медаллю Каплі. У міру розвитку методів спостережень та розвитку фотографічної фотометрії якість і кількість даних зростали, і до початку XX століття гравітаційна фізика досягла достатньої зрілості, щоб Генрі Норріс Рассел і Харлоу Шеплі змогли запропонувати кількісні процедури для визначення властивостей зір у затемнених системах і отримати з них вигоду, – приклад шляху, який Рассел (1948) охарактеризував як Королівську дорогу затемнень. У наступні десятиліття глибше розуміння фізичних процесів, управляючих системами короткоперіодичних подвійних зір, призвело до появи складніших методів дослідження. Зденек Копал та інші дослідники розширили аналітичні рамки та ініціювали суворіші дослідження внутрішньої та орбітальної динаміки цих систем. Поява високошвидкісних обчислень у 1970-х роках справила революцію у цій галузі, дозволивши проводити моделювання дедалі більшої складності. Удосконалення обчислювальних та аналітичних технологій, що триває, у поєднанні зі стрімким зростанням обсягу спостережних даних, отриманих у ході широкосмугових оглядів, кульмінацією яких стала місія Gaia, виводять дослідження затемнюваних подвійних зір на новий рівень. Тепер у нас є як обчислювальна потужність, так і глибина спостережень, що дозволяють досліджувати структуру та еволюцію зір із безпрецедентною точністю. У цій презентації висвітлюються ключові віхи у вивченні затемнюваних подвійних зір, інноваційні можливості збору даних та моделювання, а також перспективна роль високоточної інфрачервоної фотометрії. Особливу увагу приділено підвищенню точності, яка досягається за рахунок використання покращених смуг пропускання для наземної інфрачервоної фотометрії в місцевих обсерваторіях, а також розширеним функціональним можливостям моделі Вілсона-Девінні та додатковим аналітичним інструментам та програмам.

Посилання

Adelman, S. J.: 2011, Optical Region Spectrophotometry: Past and Present, in Astronomical Photometry: Past, Present, and Future, eds. Milone, E. F. Sterken, C. (Springer, New York, Heidelberg, Dordrecht, London), 187–197.

Apt, H.: 1995, The AAS CD-ROM Series, 5 (Oldsmar, FL: Advanced Data Solutions).

Armbruster, C. W., Hull, A. B., Koch, R. H., Mitchell, R. J.: 2011, The Pierce-Blitzstein Photometer, in Astronomical Photometry: Past, Present, and Future, eds. Milone, E. F. Sterken, C. (Springer, New York, Heidelberg, Dordrecht, London), 83–105.

Bailey, J., Cotton, D. V., De Horta, A., Kedziora-Chudczer, L., Shastri, O.: 2023, PICSARR: highprecision polarimetry using CMOS image sensors, MNRAS, arXiv:2301.09782 [astro-ph.IM]

Bastien, P.: 2011, Measurement of Polarized Light in Astronomy, in Astronomical Photometry: Past, Present, and Future, eds. Milone, E. F. Sterken, C. (Springer, New York, Heidelberg, Dordrecht, London), 199–210.

Berk, A., Bernstein, L. S., Robertson, D. C.: 1989, MODTRAN: A moderate Resolution Model for LOWTRAN 7, GL-TR-89-0122 (Air Force Geophysics Laboratory, Bedford, Mass.).

Budaj, J., Richards, M. T.: 2004, A description of the shellspec code, Contrib. Astron. Obs. Skalnaté Pleso, 34, 3, 167–196.

Budaj, J., Maliuk, A., Hubeny, I.: 2022, WD 1145+017: Alternative models of the atmosphere, dust clouds, and gas rings, A&A, 660, A72. https://doi.org/10.1051/0004-6361/202141924.

Cohen, M.: 2011, Absolute Photometry: Past and Present, in Astronomical Photometry: Past, Present, and Future, eds. Milone, E. F. Sterken, C. (Springer, New York, Heidelberg, Dordrecht, London), 177–186.

Doppler, C.: 1842, Ueber das farbige Licht der Doppelsteme und einiger anderer Gestirne des Himmels, Abhandlungen der Königl. Böhemischen Gesell. der Wissenchaften zu Prag, V. Folge, Bund ii, Prag, 465.

Drilling, J. S., Landolt, A. U.: 2000, Normal Stars, Chapter 15, in A. N. Cox, Allen’s Astrophysical Quantities, (AIP Press Springer-Verlag, New York), Table 15.6, p. 387.

El-Badry, K.: 2024, Gaia’s binary star renaissance, New Astronomy Reviews, 98, 6.

Gorda, S. Yu.: 2016, Radial Velocity of the Spectroscopic Binary HD 25639 (ADS 2984A), Astron, Lett., 42, 693–702.

Hall, J. S.: 1934, Photo-electric Photometry in the Infrared with the Loomis Telescope, ApJ, 79, 145–181.

Hardie, R. H.: 1962, Photoelectric Reductions, Chapter 8, in Astronomical Techniques, ed. W. A. Hiltner, (The University of Chicago Press, Chicago), 178–208.

Herschel, W.: 1803, XV. Account of the Changes that have happened, during the last Twenty-five Years, in the relative Situation of Double-Stars; with an Investigation of the Cause to which they are owing, Phil. Trans. Roy. Soc., 93, 339–382 + Plates VII and VIII.

Huggins, W.: 1868, Further observations on the spectra of some of the stars and nebulae, with an attempt to determine therefrom whether these bodies are moving towards or from the Earth, also observations on the spectra of the Sun and of Comet II, Phil. Trans. Roy. Soc., 158, 529–564.

Johnson, H. L.: 1964, Bol. Tonantzintla Tacubaya, 3, 305–324.

Johnson, H. L.: 1966: Astronomical Measurements in the Infrared, Ann. Rev. A&Aph, 4, 193–206.

Kallrath, J.: 2022, Fifty Years of Eclipsing Binary Analysis with the Wilson-Devinney Model, Galaxies, 10, 17–30.

Kallrath, J., Milone, E. F.: 2009, Eclipsing Binary Stars: Modeling & Analysis , 2nd ed. (Springer, New York, Dordrecht, Heidelberg, London).

Kallrath, J.; Milone, E.F.; Terrell, D.; Young, A.T.: 1998, Recent Improvements to a Version of the Wilson–Devinney Program. Astrophys. J., 508, 308–313.

Kopal, Z.: 1950, The Computation of Elements of Eclipsing Binary Systems. Harvard Observatory Monograph No. 8.

Kopal, Z.:1959, Close Binary Systems. (John Wiley & Sons, New York), 127.

Kopal, Z., Shapley, M. B.: 1956, Catalogue of the Elements of Eclipsing Binary Systems, Reprint, Jodrell Bank Annals, 1, fascicle. 4, 168-169.

Kostov, V. B., Powell, B. P., Fornear, A. U. et al.: 2025, The TESS Ten Thousand Catalog: 10,001 Uniformly Vetted and Validated Eclipsing Binary Stars Detected in Full-frame Image Data by Machine Learning and Analyzed by Citizen Scientists, ApJS, 279, 50 (32 p.).

Kurpinska-Winiarska, M., Oblak, E., Winiarski, M., Kundera, T.: 2000, Observations of Two Hipparcos Eclipsing Variables IBVS, 49, 4823, 1–3.

Lagrange, J.-L.: 1772, Essai d’une nouvelle méthode pour résoudre le problème des trois corps. Oevres complètes VI, Prix de l’Academie royale des sciences de Paris, tome IX, 229–331.

Landolt, A. U.: 1983, UBVRI Photometric Standard Stars around the Celestial Equator, AJ, 88, 439–460.

Leavitt, H. S. & Pickering, E. C.: 1917, The North Polar Sequence, Harvard Annals, 71, 3, 47–232.

Li, X.-Z., Zhu, Q.-F., Ding, X. et al.: 2024, Physical Parameters of 11,100 Short-period ASAS-SN Eclipsing Contact Binaries, ApJS, 271, 32 (9 p.).

Lucy, L B.: 1968, The Light Curves of W Ursae Majoris, ApJ, 153, 877–884.

Marigo, P., Girardi, L., Bressan, A., Groenewegen, M. A. T., Silva, L.,& Granto, G. L.: 2008, Evolution of asymptotic giant branch stars. II. Optical to far-infrared isochrones with improved TP-AGB models, A&A, 482, 883–905.

Mayor, M., Queloz, D.: 1995, A Jupiter-mass Companion to a Solar-type Star, Nature, 378, 355–359.

Michell, J.: 1767, An Inquiry into the Probable Parallax, and Magnitude of the Fixed Stars, from the Quantity of Light Which They Afford us, and the Particular Circumstances of Their Situation, Phil. Trans. Roy. Soc., 57, 234–264.

Milone, E. F., ed.: 1989, Infrared Extinction and Standardization, Lect. Not. in Phys., 341 (Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg).

Milone, E. F.: 2003, Fundamental stellar parameters from eclipsing binaries, in GAIA, Spectroscopy, Science and Technology, ed. U. Munari, ASP Conf. No. 298, 303–312.

Milone, E. F., Kallrath, J.: 2008, The Tools of the Trade and the Products they Produce: Modeling of Eclipsing Binary Observables, in Short-Period Binary Stars: Observations, Analysis, and Results, eds. Milone, E.F., Leahy, D.A., Hobill, D.W. (Springer Science+Business Media B.V.), 191–214.

Milone, E.F., Pel, J. W.: 2011, High Road to Astronomical Photometric Precision: Differential Photometry in Astronomical Photometry: Past, Present, and Future, eds. Milone, E. F., Sterken, C. (Springer, New York, Dordrecht, Heidelberg, London), pp. 33–68.

Milone, E. F., Sterken, C., eds.: 2011, Astronomical Photometry: Past, Present, and Future, (Springer, New York, Dordrecht, Heidelberg, London).

Milone, E. F., Young, A. T.: 2005, An Improved IR Passband System for Ground-Based Photometry: Realization, PASP, 117, 485–502.

Milone, E. F., Young, A. T.: 2007, Standarization and the Enhancement of Infrared Precision, in The Future of Photometric, Spectrophotometric, and Polarimetric Standardization, ed. C, Sterken, ASP Conf. Series, 999, 387–407.

Milone, E.F., Young, A.T.: 2011, The Rise and Improvement of Infrared Photometry, in Astronomical Photometry: Past, Present, and Future, eds. Milone, E.F., Sterken, C. (Springer, New York, Dordrecht, Heidelberg, London), pp. 125–141.

Milone, E. F., Kurpinska-Winiarska, M., Oblak, E.: 2010, Observations and Analysis of the Eccentric Orbit Eclipsing Binary HP Draconis, AJ, 140, 129–137.

Milone, E. F., Wilson, R. E., and Hrivnak, B. J.: 1987, RW Comae Berenices III. Light Curve Solution and Absolute Parameters, ApJ., 318, 325–338.

Mishra, A. K., Kamath, U. S.: 2022, Filters for NIR astronomical photometry: comparison of commercial IRWG filters and design using OpenFilters, Journal of Astrophysics and Astronomy, 43, 13 (16 p.).

Mishra, A. K., Sarkar, D. R., Prajapati, P., Singh, A., Kasarla, P. K., Ganesh, S.: 2024, A summary of instruments proposed for observing pulsating variables from the Mt. Abu Observatory, Journal of Astrophysics and Astronomy, 45, 2, 34 (15 p.).

Mowlavi, N. et al.:2023, Gaia Data Release 3: The First Gaia catalogue of eclipsing-binary candidates, A&A, 674, A16 (45 p.).

Nelson, R. H., Terrell, D., Milone, E. F.: 2023, A Critical Review of Period Analyses and Implications for Mass Exchange in W UMa Eclipsing Binaries: Paper 4, New Astronomy Reviews, 97. https://doi.org/10.1016/j.newar.2023.101684

Nelson, R. H., Milone, E. F., Van Leeuwen, J., Terrell, D., Penfield, J. E., Kallrath, J.: 1995, AJ, 110, 2400–2407.

Pickering, E. C.: 1880, Dimensions of the Fixed Stars with especial Reference to Binaries and Variables of the Algol Type, Proceedings of the American Academy of Arts and Sciences, 16, 1.

Piotrowski, S. L.: 1948, Some Remarks on the Weights of Unknowns as Determined by the Methods of Differential Corrections, Procs., Nat. Acad. Scis., 34, 2, 23–26.

Plavec, M. J.: 1980, IUE Observations of Long Period Eclipsing Binaries: A Study of Accretion onto Nondegenerate Stars, in Close Binary Stars: Observations and Interpretation, eds. M. J. Plavec, D. M. Popper, R. K. Ulrich. IAU Synposium 88, 251–261.

Plavec, M., Koch, R. H.: 1978, Detection of Emission Lines of Hot Plasma in Five Peculiar Eclipsing Binary Systems, IBVS, Vol. 15, no. 1482, 1–3.

Pogson, N.: 1856, Magnitudes of Thirty-six of the Minor Planets for the First Day of Each Month of the Year 1857, MNRAS, 17, 12–16.

Prša, A.: 2018, Modeling and Analysis of Eclipsing Binary Stars; IOP Publishing: Bristol, UK, pp. 2514–3433.

Prša, A., Kochoska, A., Conroy, K. E. et. Al.: 2022, TESS Eclipsing Binary Stars. I. Short-cadence Observations of 4584 Eclipsing Binaries in Sectors 1-26., ApJS, 258, 16 (22 p.).

Roche, E. A.: 1849, La Figure d’une Masse Fluide Soumise à l’Attraction d’un Point Éloigné (I), Acad, des Sciences et Lettres de Montpellier, Mém., de la Section des Sciences, Tome Premier (1847–1850), 243–262.

Roche, E. A.: 1850, La Figure d’une Masse Fluide Soumise à l’Attraction d’un Point Éloigné (II), Acad, des Sciences et Lettres de Montpellier, Mém., de la Section des Sciences, Tome Premier (1847–1850), 333–348.

Russell, H.N.: 1912a, On the Determination of the Elements of Eclipsing Variable Stars I, ApJ, 35, 315–340.

Russell, H.N.: 1912b, On the Determination of the Elements of Eclipsing Variable Stars II, ApJ, 36, 54–74.

Russell, H. N.: 1948, The Royal Road of Eclipses (First Henry Norris Russell Lecture), in Centennial Symposia, Contributions on Interstellar Matter, Electronic and Computational Devices, Eclipsing Binaries, The Gaseous Envelope of the Earth. Cambridge, MA, Harvard Observatory Monograph, 7, 181–209.

Russell, H. N. & Merrill, J. E.:1952, The Determination of the Elements of Eclipsing Binaries. Contr. Princeton Univ. Obs, No. 26, (The Observatory, Princeton, N.J.)

Russell, H. N. & Shapley, H.: 1912a, On the Darkening of the Limb in Eclipsing Variable Stars I, ApJ, 36, 239–254.

Russell, H. N. & Shapley, H.: 1912b, On the Darkening of he Limb in Eclipsing Variable Stars II, ApJ, 36, 385–408.

Sahman, D. I., Dhillon, V. S., Marsh, T. R., et al.: 2013, CI Aql: a Type Ia supernova progenitor? MNRAS, 433, 1588–1598.

Schaefer, B. E.: 2011, The Change of Orbital Periods across Eruptions and the Ejected Mass for Recurrent Novae CI Aquilae and U Scorpii, ApJ, 742, 112 (28 p.).

Schaefer, B. E.: 2014, Erratum: “The Change of Orbital Periods across Eruptions and the Ejected Mass for Recurrent Novae CI Aquilae and U Scorpii” (2011, ApJ. 742, 112), ApJ, 781, 127.

Schilt, J.: 1922, A Thermo-electric Method of Measuring Photographic Magnitudes, Bulletin of the Astronomical Institutes of the Netherlands, 1, 10, 51–52.

Southworth, J.: 2025, Rediscussion of Eclipsing Binaries. Paper XXVI. The F-Type Long-Period System HP Draconis. {arXiv:2508.04218v1 [astro-ph.SR] 6 Aug 2025}

Stefanik, R. P., Latham, D. W., & Torres, G.: 1999, Radial-Velocity Standard Stars, in Hearnshaw, J. B. & Scarfe, C. D., eds., Precise Stellar Radial Velocities, IAU Colloquium 170, ASP Conf. Ser., 185, 354–366.

Sterken, C., Milone, E. F., and Young, A. T.: 2011, Photometric Precision and Accuracy, in Astronomical Photometry: Past, Present, and Future, eds. Milone, E. F. Sterken, C. (Springer, New York, Heidelberg, Dordrecht, London), ASSL, 373, 1–32.

Stetson, H. T.: 1916, On an Apparatus and Method for Thermo-Electric Measurements in Photographic Photometry. I. Astron. J., 43, 253–285.

Stetson, H. T.: 1916, On an Apparatus and Method for Thermo-Electric Measurements in Photographic Photometry. II. Application to Variable Stars. Astron. J., 43, 325–340.

Tamajo, E., Munari, U., Siviero, A., Tomasella, L., Dallaporta, S.: 2012, A&A, 539, A139.

Terrell, D.: 2025, This summer’s Variable Star of the Season. https://www.aavso.org/vsots_betalyr

Tokovinin, A.: 2025, Spectroscopic Orbits of Subsystems in Multiple Stars, XI, AJ, 170, 143. https://doi.org/10.3847/1538-3881/adee23

Tulenius, A.: 1740, Dissertatio astronomica de constellatione Arietis (Homiae, Stockholm)Vogel, H. C.: 1890, Spectrographische Beobachtungen an Algol, AN, 123, 289–292.

Walraven, T.: 1953, On the Use of Servomechanisms in the Photometry of Stars, in Astronomical Photoelectric Photometry, ed. Wood, F. B. Publications, AAAS, 114.

Wesselink, A. J.: 1941, A Study of SZ Camelopardalis. Leiden Annalen, 17, Part 3.

Whitford, A. E.: 1932, The Application of a Thermionic Amplifier to the Photometry of Stars, ApJ, 76, 213–223.

Whitford, A. E., Kron, G. E.: 1937, Photoelectric Guiding of Astronomical Telescopes, The Review of Scientific Instruments, 8, 78–82.

Williams, M. D., and Milone, E. F.: 2013). Results from the Rothney Astrophysical Observatory Variable Star Search Program: Background, Procedure, and Results from RAO Field 1, Journal of Astronomical Data, 19, 2, 1–86. [arxiv.org/abs/1101.5650]

Wilson, R. E.: 1971, A Model of Epsilon Aurigae, ApJ, 170, 529–539.

Wilson, R. E.: 1979, Eccentric Orbit Generalization and Simultaneous Solution of Binary Star Light and Velocity Curves, ApJ, 234, 1054–1066.

Wilson, R. E.: 1981, Equilibrium Figures for beta Lyrae Type Disks, ApJ, 251, 246–258.

Wilson, R. E.: 1990, Accuracy and Efficiency in the Binary Star Reflection Effect, ApJ, 356, 613–622.

Wilson, R. E.: 2018, Self-gravitating Semi-transparent Circumstellar Disks: An Analytic Model, ApJ, 869, 19–37.

Wilson, R. E. & Devinney, E. J.: 1971, Realization of Accurate Close-Binary Light Curves: Application to MR Cygni, ApJ, 166, 605–619.

Wilson, R. E., Honeycutt, R. K.: 2014, Outburst-related Period Changes of Recurrent Nova CI Aquilae, ApJ, 795, 8 (6 p.).

Wilson, R. E., Van Hamme, W.: 2025, An Equipotential Disk Model with Irradiation for Nova-Like Variables, ApJ, in press.

Wing, R. F.: 2011, On the Use of Photometry in Spectral Classification, in Astronomical Photometry: Past, Present, and Future, eds. Milone, E. F., Sterken, C. (Springer, New York, Dordrecht, Heidelberg, London), pp. 143–176.

Yang, S,-C., Han, W.-B., Tagawa, H., Li, S., Zhang, C.: 2025, Indication for a Compact Object Next to a LIGO–Virgo Binary Black Hole Merger, ApJL, 988, 2, L41(9 p.).

Young, A. T., Milone, E. F., Stagg, C. R.: 1993, On Improving IR Photometric Passbands, in Stellar Photometry – Current Techniques and Future Developments, eds, C. J. Butler, I. Elliott (University Press, Cambridge), 235–241.

Young, A. T., Milone, E. F., Stagg, C. R.: 1994, On Improving IR Photometric Passbands, A&AS, 105, 259–279.

ПЕРСПЕКТИВА ДОСЛІДЖЕНЬ ЗАТЕМНЮВАНИХ ПОДВІЙНИХ ЗІР В ЕРУ ПІСЛЯ МІСІЇ GAIA

Автор(и)

DOI:

Ключові слова:

Анотація

Посилання

##submission.downloads##

Опубліковано

Як цитувати

Номер

Розділ

Ліцензія

Інформація