CCD Photometric Observations and Light Curve Synthesis of the Near-Contact Binary XZ Canis Minoris

Through the photometric observations of the near-contact binary, XZ CMi, new BV light curves were secured and seven times of minimum light were determined. An intensive period study with all published timings, including ours, confirms that the period of XZ CMi has varied in a cyclic period variation superposed on a secular period decrease over last 70 years. Assuming the cyclic change of period to occur by a light-time effect due to a third-body, the light-time orbit with a semi-amplitude of 0.0056d, a period of 29y and an eccentricity of 0.71 was calculated. The observed secular period decrease of $-5.26{\times}10^{-11}d/P$ was interpreted as a result of simultaneous occurrence of both a period decrease of $-8.20{\times}10^{-11}d/P$ by angular momentum loss (AML) due to a magnetic braking stellar wind and a period increase of $2.94{\times}10^{-11}d/P$ by a mass transfer from the less massive secondary to the primary components in the system. In this line the decreasing rate of period due to AML is about 3 times larger than the increasing one by a mass transfer in their absolute values. The latter implies a mass transfer of $\dot{M}_s=3.21{\times}10^{-8}M_{\odot}y^{-1}$ from the less massive secondary to the primary. The BV light curves with the latest Wilson-Devinney binary code were analyzed for two separate models of 8200K and 7000K as the photospheric temperature of the primary component. Both models confirm that XZ CMi is truly a near-contact binary with a less massive secondary completely filling Roche lobe and a primary inside the inner Roche lobe and there is a third-light corresponding to about 15-17% of the total system light. However, the third-light source can not be the same as the third-body suggested from the period study. At the present, however, we can not determine which one between two models is better fitted to the observations because of a negligible difference of $\sum(O-C)^2$ between them. The diversity of mass ratios, with which previous investigators were in disagreement, still remains to be one of unsolved problems in XZ CMi system. Spectroscopic observations for a radial velocity curve and high-resolution spectra as well as a high-precision photometry are needed to resolve some of remaining problems.

근접촉쌍성 XZ CMi의 CCD 측광관측과 광도곡선 분석

근접촉쌍성 XZ CMi의 BV 측광관측을 수행하여 새로운 광도곡선과 총 7개의 극심시각을 획득하였다. 관측한 극심시각과 지금까지 발표된 극심시각을 수집하여 XZ CMi의 궤도 공전주기를 분석한 결과, 이 쌍성계의 공전주기가 지난 70년간 영년 주기감소와 더불어 규칙적으로 변화함을 확인하였다. 규칙적인 변화를 제3천체에 의한 광시간 효과로 가정하여 0.0056일의 진폭, 약 29년의 주기, 그리고 0.71의 궤도이심율의 광시간 궤도를 결정하였다. 관측된 영년 주기감소($-5.26{\times}10^{-11}d/P$)를 자기제동 항성풍의 각운동량 손실에 의한 주기감소($-8.20{\times}10^{-11}d/P$)와 질량이 작은 반성에서 주성으로 질량 이동에 의한 주기 증가($2.94{\times}10^{-11}d/P$)가 동시에 일어나는 것으로 해석하였다. 이런 관점에서 AML에 의한 주기감소율은 질량 이동에 의한 공전주기 증가율보다 그 크기가 약 3배 정도 크며, 반성에서 년간 $3.21{\times}10^{-8}M_{\odot}$의 질량이 주성으로 이동된다. 관측된 BV 광도곡선을 최근의 Wilson & Devinney 쌍성코드로 주성의 온도를 달리하는 두가지 모형(8200K와 7000K)을 상정하여 분석하였다. 두가지 모형 해 모두 XZ CMi가 반성이 로쉬 로브를 채웠으나, 주성은 아직 로쉬 로브를 채우지 않은 근접촉 쌍성임과 약 15-17%의 제3광도가 이 계에 있음을 보여준다. 그러나, 제3광도를 내는 천체가 주기연구에서 제안한 제3천체와 동일 천체가 아닌 것은 확실하다. 두 모형의 $\sum(O-C)^2$의 차이는 너무 미미하여, 현 시점에서 어느 해가 더 관측치를 잘 맞추는 지를 가릴 수는 없었다. 그간 연구자간에 불일치하였던 질량비의 다양성 문제는 아직도 풀리지 않는 숙제로 남아있다. 이를 해결하기 위해서 분광시선속도곡선과 스펙트럼의 관측과 더불어 정밀 측광관측이 필요하다.