Substellar Secondaries in Zero-Age Cataclysmic Variables

Abstract

The present-day formation of cataclysmic variables (CVs) with brown dwarf (BD) secondaries is investigated using a population synthesis technique. Results from the latest, detailed models for BDs have been incorporated into the population synthesis code. We find that zero-age CVs (ZACVs) with BD secondaries have orbital periods in the range 46 min to 2.5 hrs, and that they comprise 18% of the total, present-day ZACV population. Consequently, we find that 15% of the present-day ZACV population should have orbital periods shorter than the observed orbital period minimum for CVs. We also investigate the dependence of the present-day formation rate of CVs with BD secondaries on the assumed value of the common envelope efficiency parameter, α_CE, for three different assumed mass ratio distributions in ZAMS binaries. We find that the common envelope process must be extremely inefficient (α_CE < 0.1) in order for CVs with BD secondaries not to be formed. Finally, we find that the progenitor binaries of ZACVs with BD secondaries have ZAMS orbital separations < 3 AU and ZAMS primary masses between ~1-10 M_⊙ , with ~75% of the primary masses less than ~ 1.6 M_⊙. Interestingly, these ranges in orbital separation and primary mass place the majority of the progenitor binaries within the so-called “brown dwarf desert.”

Resumen

Se investiga la formación actual de variables cataclísmicas (CVs) con secundarias de enanas marrones (BD) utilizando la técnica de síntesis de población. En el código de síntesis de población se incorporaron resultados de los últimos modelos detallados para las BDs. Encontramos que CVs de edad cero (ZACVs) con secundarias BDs poseen períodos orbitales comprendidos en el intervalo 46 min - 2.5 horas, formando el 18% del total de la población actual de ZACVs. Por lo tanto encontramos que el 15% de la población actual de ZACVs debería tener períodos orbitales más cortos que el período orbital mínimo observado para CVs. Investigamos también la dependencia de la tasa actual de formación de CVs con secundarias BD con el valor asumido del parámetro de eficiencia de la envolvente común α_CE, asumiendo très distribuciones de cociente de masas diferentes para binarias ZAMS. Encontramos que el proceso de la envolvente común debe de ser extremadamente ineficiente (α_CE < 0.1) como para que no se formen CVs con BD secundarias. Finalmente encontramos que las binarias progenitoras de ZACVs con secundarias BD poseen separaciones orbitales < 3AU y masas primarias entre 1 y 10 M_⊙ con 75% de las masas primarias menores que ~1.6 M_⊙. Es interesante señalar que estos intervalos en separación orbital y masa primaria colocan a la mayoría de estas binarias progenitoras dentro del llamado “desierto de enanas marrones”.