Coordinates J2000: 18:32:22 -16:27:24
Other designations for V6609 Sgr: 000-BNG-512, J1832.4-1627, USNO-B1.0 0735-0599207
Gaia DR3 4102856333775127296, SMSS J183221.56-162724.2, ZTF19aazhpao, Gaia21btr
V6609 Sgr – The first star system of its kind, discovered at Calar Alto Observatory
V6609 Sgr (J1832.4-1627) is the first eclipsing stream-fed intermediate polar
V6609 Sgr (J1832.4-1627) ist der erste stromgespeiste Intermediär Polare Bedeckungsveränderliche
As part of the Space Situational Awareness Program of the European Space Agency (ESA), Erwin Schwab, amateur astronomer and volunteer scientist for ESA, was searching for the lost comet P/2012 K3 (Gibbs) using the 0.8m Schmidt telescope at Calar Alto, Spain. In the night from 26th to 27th July 2019 he took pictures from the predicted area in the constellation Sagittarius. The comet could not be found. But during the evaluation he noticed a star, which suddenly disappeared from one picture to the next.
Im Rahmen des Space Situational Awareness Program der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) suchte Erwin Schwab, Amateurastronom und ehrenamtlicher Wissenschaftler der ESA, mit dem 0,8m-Schmidt-Teleskop auf dem Calar Alto (Spanien) nach dem verlorenen Kometen P/2012 K3 (Gibbs). In der Nacht vom 26. auf den 27. Juli 2019 machte er Bilder des vorhergesagten Gebietes im Sternbild Schütze. Der Komet konnte nicht gefunden werden. Doch bei der Auswertung fiel ihm ein Stern auf, der plötzlich von einem Bild zum nächsten verschwand.
The animated discovery images of V6609 Sgr alias J1832.4-1627 in the night from 26. to 27. July 2019, consisting of 13 pictures with one minute exposure each. The star (in the middle) becomes invisible from one exposure to the next. The shown field is a small cutout of the total field of view. The light curve of the discovery night, see below.
After further observation nights, Schwab was able to detect several deep eclipses, which lasted about half an hour. He found out that it is an unknown cataclysmic variable star, probably of the very rare DQ Herculis type. This is a binary star system, also called intermediate polar (IP), consisting of a white dwarf primary star and a red dwarf secondary star. The red dwarf has filled its Roche lobe and matter is being drawn off, onto the surface of the white dwarf star. Seen from the earth, the brighter white dwarf star is periodically obscured by the darker red dwarf, which explains the apparent disappearance.
Nach weiteren Beobachtungsnächten konnte Schwab mehrere tiefe Bedeckungen erkennen, die etwa eine halbe Stunde dauerten. Er fand heraus, dass es sich um einen unbekannten Kataklysmischen Veränderlichen Stern handelt, wahrscheinlich vom sehr seltenen DQ Herculis-Typ. Dies ist ein Doppelsternsystem, auch Intermediär Polar (IP) genannt, bestehend aus einem Weißen Zwerg Primärstern und einem Roten Zwerg Sekundärstern. Der Rote Zwerg hat seine Roche-Grenze gefüllt und es wird Materie auf die Oberfläche des Weißen Zwergsterns abgesaugt. Von der Erde aus gesehen wird der hellere Weiße Zwerg periodisch durch den dunkleren Roten Zwerg verdeckt, was das scheinbare Verschwinden erklärt.
The new variable star was reported to the American Association of Variable Star Observers (AAVSO) [1] and got the AAVSO Unique Idetifier (AUID) 000-BNG-512 in the International Variable Star Index (VSX) [2]. Schwab was registered as discoverer together with the Pan-STARRS team, who has also independently noticed the variability with an automatic survey. But the Pan-STARRS team had classified the object incorrectly as RR Lyr star and determined a wrong period [3], as it turned out. In 2023, the variable star received the Name V6609 Sgr and has been added to the General Catalogue of Variable Stars [10].
Der neue Veränderliche Stern wurde der American Association of Variable Star Observers (AAVSO) [1] gemeldet und erhielt den AAVSO Unique Identifier (AUID) 000-BNG-512 im International Variable Star Index (VSX) [2]. Schwab wurde als Entdecker registriert zusammen mit dem Pan-STARRS-Team, welches unabhängig die Variabilität mit einer automatischen Himmelsdurchmusterung feststellte. Das Pan-STARRS-Team hatte jedoch das Objekt fälschlicherweise als RR-Lyr-Stern klassifiziert und die Periode nicht korrekt bestimmt [3], wie sich herausstellte. Im Jahr 2023 wurde der Veränderliche in den „General Catalogue of Variable Stars“ mit dem Namen V6609 Sgr aufgenommen [10].
After the discovery, it was necessary to determine the periodicity as precisely as possible. To cover the timespan while it is daylight at Calar Alto Observatory in Spain, Paul Breitenstein, teacher and founder of AiM (Astronomy and Internet in Münster, Germany) [4], provided additional observations using remote controlled telescopes in Australia and Hawaii. The orbital period of the binary star system of 8.87 hours could be determined. Furthermore, it could be proved a sinusoidal secondary period of about 1 hour with unusually high amplitude, which is the spin period of the white dwarf. The resultes were published by Schwab & Breitenstein 2019 [5] in the BAV-Rundbrief, a german circular of variable star observers and in the german VdS Journal for Astronomy [6]. The Astronomy Award from the Physical Society at Frankfurt am Main, Germany, was given for this work in 2020.
Nach der Entdeckung war es nötig die Periodizität möglichst exakt zu bestimmen. Um die Zeitspanne während des Tageslichts am Calar Alto Observatorium in Spanien abzudecken lieferte Paul Breitenstein, Lehrer und Gründer von AiM (Astronomy and Internet in Münster, Germany) [4], zusätzliche Beobachtungen mit ferngesteuerten Teleskopen in Australien und Hawaii. Die Umlaufzeit des Doppelsternsystems von 8,87 Stunden konnte ermittelt werden. Weiterhin konnte eine sinusförmige Sekundärperiode von ca. 1 Stunde mit ungewöhnlich hoher Amplitude nachgewiesen werden, welche die Rotationsperiode des Weißen Zwergs widerspiegelt. Die Ergebnisse wurden von Schwab & Breitenstein 2019 [5] im Rundbrief der BAV (Bundesdeutsche Arbeitsgemeinschaft für Veränderliche Sterne e. V.) und im VdS Journal für Astronomie 2020 [6] veröffentlicht. Der Astronomie Preis des Physikalischen Vereins in Frankfurt am Main wurde für diese Arbeit 2020 vergeben.
Breitenstein and Schwab observed the object continuously in the following two years (2020 and 2021) in order to determine the spectral class of the red dwarf star and to verify whether there exists an accretion disk or not. Together with Klaus Beuermann, an expert in intermediate polars, emeritus professor at the University of Göttingen (Germany), further important physical parameters were determined, such as star masses and diameters, temperatures, luminosities, orbit inclination, spectral class and magnetic forces. Furthermore an oscillation of the eclipse ingress and egress times were observed, which indicates that the source of the main emission circles around the white dwarf star’s rotation axis and the flow is plipping from one magnetic pole to the other. During this three-years observation period, no accretion disk could be detected. Finaly Beuermann, Breitenstein and Schwab identify this object as the first known eclipsing stream-fed intermediate polar, a unique long-sought cataclysmic binary star system. This is because V6609 Sgr could be the missing link between the intermediate polar star system (DQ Herculis type) and the polar star system (AM Herculis type). The work was published on January 2022 in the scientific journal Astronomy & Astrophysics (A&A) [7].
Breitenstein und Schwab beobachteten das Objekt in den folgenden zwei Jahren (2020 und 2021) kontinuierlich, um die Spektralklasse des Roten Zwergsterns zu bestimmen und zu überprüfen, ob eine Akkretionsscheibe existiert oder nicht. Zusammen mit Klaus Beuermann, Experte für Intermediär Polar Veränderliche Sterne, emeritierter Professor der Universität Göttingen, wurden weitere wichtige physikalische Parameter wie Sternmassen und -durchmesser, Temperaturen, Leuchtkraft, Bahnneigung, Spektralklasse sowie magnetische Kräfte bestimmt. Darüber hinaus wurde eine Oszillation der Eintritts- und Austrittszeiten der Bedeckung beobachtet, womit bewiesen werden konnte, dass der Materiestrom jede halbe Rotation des Weißen Zwergsterns den magnetischen Pol wechselt (poleflipping). Während der dreijährigen Beobachtungskampagne konnte keine Akkretionsscheibe nachgewiesen werden. Schließlich identifizieren Beuermann, Breitenstein und Schwab dieses Objekt als den ersten bekannten stromgespeisten Intermediär Polaren Bedeckungsveränderlichen, ein einzigartiges lange gesuchtes kataklysmisches Doppelsternsystem. Denn bei V6609 Sgr könnte es sich um das fehlende Bindeglied zwischen den Intermediären Polaren Sternsystemen (DQ Herculis Typ) und den Polaren Sternsystemen (AM Herculis Typ) handeln. Die Arbeit wurde in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics (A&A) im Januar 2022 veröffentlicht [7].
Artist’s impression of a diskless, stream-fed Intermediate Polar. The white dwarf is roughly earth’s size and the red dwarf about half of the sun. The distance from each other is small, about the diameter of the sun. The matter flows directly to the white dwarf star and is flipping from one magnetic pole to the other, synchonized to its rotation period.
Typical for almost all previously known intermediate polars is that the flow of matter first hits an accretion disk before reaching the surface of the white dwarf star. But in case of V6609 Sgr there is no evidence for the presence of an accretion disk, which should be visible in the light curve. It is a diskless accretor, were the matter flows directly to the magnetic poles of the white dwarf star (see artist’s impression). The only other serious contender among intermediate polars for the so far small group of diskless, stream-fed accretors is V2400 Oph, which was found after intense searches over decades. Unfortunately V2400 Oph has the disatvantage that the eclipse can not be seen from earth, because of unfavorable orbit inclination (~10°). This fact prevents the determination of some important system parameters.
Typisch für fast alle bisher bekannten Intermediär Polar Veränderlichen ist, dass der Materiestrom zunächst auf eine Akkretionsscheibe trifft, bevor er die Oberfläche des Weißen Zwergsterns erreicht. Im Fall von V6609 Sgr gibt es jedoch keinen Hinweis auf das Vorhandensein einer Akkretionsscheibe, die in der Lichtkurve sichtbar sein sollte. Es handelt sich um einen scheibenlosen Akkretor, bei dem die Materie direkt zu den magnetischen Polen des Weißen Zwergs strömt (siehe künstlerische Impression). Der einzige andere ernsthafte Kandidat unter den Intermediären Polaren für die bisher kleine Gruppe von scheibenlosen, stromgespeisten Akkretoren ist V2400 Oph, welcher nach jahrzehntelanger intensiver Suche gefunden wurde. Leider hat V2400 Oph aber den Nachteil, dass die Bedeckung wegen ungünstiger Bahnneigung (~10°) von der Erde aus nicht zu sehen ist. Diese Tatsache verhindert die Bestimmung einiger wichtiger Systemparameter.
Especially it was even possible to determine the tilt angle between the white dwarf magnetic axis and its rotation axis to be ~21° using the oscillation of eclipse ingress and egress times. Schwab found a further methode, described in the BAV-Rundbrief 4/2021 [8], by measuring the distance of the two maxima in the rotational phase lightcurve, which led to a similar result.
Insbesondere war es sogar möglich den Neigungswinkel zwischen der magnetischen Achse des Weißen Zwergs und seiner Rotationsachse mit ~21° zu bestimmen, wofür die Oszillation der Eintritts- und Austrittszeiten der Bedeckung gemessen wurde. Schwab fand eine weitere Methode, beschrieben im BAV-Rundbrief 4/2021 [8], anhand der Messung des Abstands der zwei Maxima in der Lichtkurve der Rotationsphase, was zu einem ähnlichen Ergebnis führte.
V6609 Sgr shows the combination of deeply eclipsing and diskless stream-accreting geometry, which is unique. Beuermann, Breitenstein & Schwab come to the conclusion, that „there exists presently no similar object and its eclipsing nature emphasizes the potential it carries for studies of its evolutionary status and further evolution“. The referee for the A&A paper highlights the importance of this discovery with the following remark „…only several days before I was asked to review this manuscript, I had been lamenting the fact that no deeply eclipsing, stream-accreting IPs were known. I’m glad that this void has been filled.“
V6609 Sgr zeigt die einzigartige Kombination aus Veränderlichkeit aufgrund gegenseitiger Bedeckung der Doppelsternkomponenten und scheibenloser stromgespeister Akkretionsgeometrie. Beuermann, Breitenstein & Schwab kommen zu dem Schluss, dass „derzeit kein ähnliches Objekt existiert und seine verfinsternde Natur das Potenzial unterstreicht, das es für Studien des evolutionären Status sowie der weiteren Entwicklung birgt“. Der Gutachter des A&A-Papiers betont die Wichtigkeit dieser Entdeckung mit der folgenden Bemerkung: „…nur einige Tage bevor ich gebeten wurde, dieses Manuskript zu überprüfen, beklagte ich die Tatsache, dass kein stromgespeister IP, der zudem eine tiefe Bedeckung zeigt, bisher bekannt war. Ich bin froh, dass diese Lücke gefüllt wurde.“
V6609 Sgr was not previously known as X-ray source, although these objects typically emit X-rays. Inspired by our publication in the scientific journal „Astronomy & Astrophysics“, the first detection of X-rays was made on 2022 April 26 using Swift’s X-Ray Telescope (XRT), see Lima I.J. et al. [9].
Obwohl diese Objekte typischerweise Röntgenstrahlen emitieren, war V6609 Sgr zuvor nicht als Röntgenquelle bekannt. Angeregt durch unsere Veröffentlichung in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“, wurde der erste Röntgennachweis am 26. April 2022 mit dem SWIFT Röntgenteleskop (XRT) erbracht, siehe Lima I.J. et al. [9].
Link to Press Release of the Calar Alto Observatory
[1] Discovery Report for AAVSO First report of the discovery
[2] VSX entry Database of Variable Stars with the registration of the discoverer
[3] Sesar, B., Hernitschek, N., Mitrovi ´c, S., et al. 2017, Machine-learned Identification of RR Lyrae Stars from Sparse, Multi-band Data: The PS1 Sample, AJ, 153, 204
[4] Astronomy and Internet in Münster (AiM), an educational initiative for astronomy 2.0 in the Münsterland (Germany)
[5] Schwab, E. & Breitenstein, P. 2019, Entdeckung des veränderlichen Sterns 000-BNG-512, dessen Klassifizierung als DQ-Herculis-Typ sowie die Bestimmung der Perioden, BAV-Rundbrief, 68, 187
[6] Schwab, E. & Breitenstein, P. 2020, Entdeckung des Kataklysmischen Veränderlichen 000-BNG-512. VdS-Journal für Astronomie, 74, 112
[7] Beuermann, K., Breitenstein, P. & Schwab, E. 2022, A&A, 657, A101, J1832.4-1627, the first eclipsing stream-fed intermediate polar, preprint via arXiv
[8] Schwab, E. 2021, Simulation der Rotationslichtkurve von Intermediate-Polar-Veränderlichen, Vergleich mit den Messungen des IP J1832.4-1627 (AUID: 000-BNG-512) sowie die Bestimmung der Lage der magnetischen Achse des Weißen Zwergsterns, BAV-Rundbrief, 70, 205
[9] Lima I.J. et al. 2022, First X-ray observations of the intermediate polar SWIFT J183221.56-162724.257. The Astronomer’s Telegram, 15388, 1 (2022), 2022ATel15388….1L
[10] Kazarovets, E. V.; et al., 2023, The 85th Name-list of Variable Stars, 2023PZ…..43….9K, Link to GCVS Database.
Lightcurve of Discovery night – ingress of eclipse
Photometric data (light curve) for the discovery night, the ingress of eclipse – Calar Alto Schmidt – Erwin Schwab
Variable Star @ cds-portal
Reference Star @ cds-portal