Abundance Analysis of Classic Novae from RTT150 Spectra

Abstract

We started a campaign to observe novae in the nebular phase at TÜBİTAK-TUG RTT150. 11 novae have been observed so far. N Sct 2019, which is among them, was discovered on 29-10-2019, and we observed it 245 days later on 30-06-2020. The abundance analysis of classical novae can provide important information about the inner white dwarf, the mechanism of the explosion, and the physical conditions of the system before the outburst. This can be done by modeling the nova's shell in the nebular stage using a photoionization code and comparing its outputs with observations. Using the cloud photoionization code, we analyze the abundance of nova shells in the nebular stage of the outburst. The cloud code calculates electron temperature and number density, emission line spectra, and ionization by solving the thermal and statistical equilibrium equations of its shell. We compare the parameters predicted by the model with the observational results. Here we present the following preliminary results for N Sct 2019: Effective temperature 100000 K and log g=5.5 as model atmosphere parameters. Mass fractions of the elements in percent are H (74.08), He (25.04), C (0.2376), N (0.0696), and O (0.576). Among the parameters used by the Cloudy code to model nova, the total luminosity of the white dwarf is 36,500 ergs−1 , the log of the inner ragius of the envelope (rmin 15.43 and rmax 16.43), hydrogen density (6.2 log cm−3 ), filling factor (0.6), covering factor (0.9) and distance (2.2 kpc).

Keywords

• Cataclysmic variables
• Nova
• Nebular phase
• Abundance analysis

RTT150 Spektrumlarından Klasik Novaların Bolluk Analizi

Öz

TÜBİTAK-TUG RTT150'de bulutsu evredeki novaları gözlemek için bir kampanya başlattık. Şimdiye kadar 11 nova gözlendi. Bunların içerisinde bulunan N Sct 2019, 29-10-2019 tarihinde keşfedildi, bundan 245 gün sonra 30-06-2020 tarihinde gözlemlerini yaptık. Klasik novaların bolluk analizi, içteki beyaz cüce, patlamanın mekanizması ve patlamadan önceki sistemin fiziksel koşulları hakkında önemli bilgiler verebilir. Bu, bir fotoiyonizasyon kodu kullanarak novanın kabuğunu bulutsu aşamasında modelleyerek ve çıktılarını gözlemlerle karşılaştırarak yapılabilir. Bulut fotoiyonizasyon kodunu kullanarak patlamanın bulutsu aşamasında nova kabuklarının bolluk analizini yapıyoruz. Bulut kodu, kabuğunun termal ve istatistiksel denge denklemlerini çözerek elektron sıcaklığını ve sayı yoğunluğunu, emisyon tayflarını ve iyonlaşmayı hesaplar. Model tarafından tahmin edilen parametreleri gözlem sonuçlarıyla karşılaştırıyoruz. Burada N Sct 2019 için şu ön sonuçları sunuyoruz: Model atmosfer parametreleri olarak etkin sıcaklık 100000 K ve log g= 5.5. Elementlerin yüzde olarak kütle kesirleri H (74.08), He (25.04), C (0.2376), N (0.0696) ve O (0.576). Nova'yı modellemek için Cloudy kodu tarafından kullanılan parametrelerden beyaz cücenin toplam ışıma gücü 36.500 ergs−1, zarfın iç bölgesinin büyüklüğü (rmin 15.43 log cm ve rmax 16.43 log cm), hidrojen yoğunluğu (6.2 log cm−3 ), doldurma faktörü (0.6), kaplama faktörü (0.9) ve uzaklık (2.2 kpc).

Anahtar Kelimeler

• Cataclysmic variables
• Nova
• Nebular phase
• Abundance analysis

References

1. Astropy Collaboration, Robitaille, T. P. ve dig., AAP 558 (2013) A33
2. Astropy Collaboration, Price-Whelan, A. M. ve dig., AJ 156 (2018) 123-142
3. Aydi E., Chomiuk L., Izzo L., Harvey E.J., Leahy-McGregor J., Strader J., Buckley D.A.H., Sokolovsky K.V., Kawash A., Kochanek C.S., Linford J.D., Metzger B.D., Mukai K., Orio M., Shappee B.J., Shishkovsky L., Steinberg E., Swihart S.J., Sokoloski J.L., Walter F.M., Woudt P.A., ApJ 905 (2020) 62-95
4. Balman S., Advances in Space Research 66 (2022) 1097-1122
5. De K., Kasliwal M.M., Hankins M.J., Sokoloski J.L., Adams S.M., Ashley M.C.B., Babul A.N., Bagdasaryan A., Delacroix A., Dekany R., Greffe T., Hale D., Jencson J.E., Karambelkar V.R., Lau R.M., Mahabal A., McKenna D., Moore A.M., Ofek E.O., Sharma M., Smith R.M., Soon J., Soria R., Srinivasaragavan G., Tinyanont S., Travouillon T., Tzanidakis A., Yao, Y., ApJ 475 (912) 19-39
6. Della Valle, M., Rosino L., Bianchini A., Livio M., A&A 286 (1994) 403-409
7. Ferland G.J., Chatzikos M., Guzman F., Lykins M.L., van Hoof P.A.M., Williams R.J.R., Abel N.P., Badnel N.R., Keenan F.P., Porter R.L., Stancil P.C., RMxAA 53 (2017) 385-438 Fitzpatrick E.L. ve dig., ApJ 886 (2019) 108-132
8. Hamed G.M., Esenoglu H.H. and Galeev A.I., NewA (2023) in press.

9. Kawash A., Chomiuk L., Strader J., Sokolovsky K.V., Aydi E., Kochanek C.S., Stanek K.Z., Kostrzewa-Rutkowska Z., Hodgkin S.T., Mukai K., Shappee B., Jayasinghe T., Smith M.R., Holoien T.W.S., Prieto J.L., Thompson T.A., ApJ 937 (2022) 64-81
10. Luridiana V., Morisset C., Shaw R.A., A&A 573 (2015) A42
11. McCully C., Crawford S., Kovacs G., Tollerud E., Betts E., Bradley L., Craig M., Turner J., Streicher O., Sipocz B., Robitaille T., Deil, C., astropy/astroscrappy: v1.0.5 Zenodo Release, v1.0.5 (2018) 10.5281/zenodo.1482019
12. McLaughlin B., PASP 57 (1945) 69-80
13. Oke J.B., AJ 99 (1990) 1621-1631
14. Pavana M., Anupama G.C., Pramod Kumar S., ATel 13245 (2019)
15. Rauch T., Demleitner M., Hoyer D., Werner K., MNRAS 475 (2018) 3896-3904
16. Sokolovsky K.V., Aydi E., Chomiuk L., Kawash A., Strader J., Mukai K., Stanek K.Z., Kochanek C.S., Way Z.S., Shappee, B.J., ATel 13252 (2019)
17. Starrfield S., Iliadis C., Hix W.R., PASP 128 (2016) 051001
18. Tody D. Astronomical Data Analysis Software and Systems II (eds. R.J. Hanisch, R.J.V. Brissenden, & J. Barnes) in Astronomical Society of the Pacific Conference Series 52 (1993) 173-183
19. van Dokkum P.G, PASP 113 (2001) 1420-1427
20. Warner B., Cataclysmic Variable Stars, Cambridge University Press, (2003) doi: 10.1017/CB09780511586491
21. Warner B., in Classical Novae (eds. M.F. Bode & A. Evans) (2008) 16
22. Williams S.C., Darnley M.J., Healy M.W., Murphy-Glaysher F.J., Ransome, C.L., ATel 13241 (2019)
23. Woodward C.E., Banerjee D.P.K., Evans, A., ATel 13815 (2020)
24. Zwicky F., PASP 48 (1936) 191-194