Дослідження проявів нестаціонарності зірок різного віку методами фотометрії і спектрофотометрії

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОДЕСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ім. І.І. МЕЧНИКОВА

УДК 524.3

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук

ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЯВІВ НЕСТАЦІОНАРНОСТІ ЗІРОК РІЗНОГО ВІКУ МЕТОДАМИ ФОТОМЕТРІЇ І СПЕКТРОФОТОМЕТРІЇ

Спеціальність 01.03.02 - астрофізика, радіоастрономія

Бондар Наталія Іванівна

Одеса - 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Кримській астрофизичній обсерваторії Міністерства освіти та науки

Науковий керівник:

доктор фіз. - мат. наук, старший науковий співробітник,

ГЕРШБЕРГ РОАЛЬД ЄВГЕНОВИЧ,

Кримська астрофізична обсерваторія, завідувач лабораторією

Офіційні опоненти:

доктор фіз. - мат. наук, професор

АНДРОНОВ ІВАН ЛЕОНІДОВИЧ

Одеський Державний Університет, кафедра астрономії

кандидат фіз. - мат наук, доцент

ЦИМБАЛ ВАДИМ ВЯЧЕСЛАВОВИЧ

Таврійський Національний Університет, кафедра астрономії і методики фізики

Провідна установа:

Московський Державний Університет, Астрономічний Інститут їм. П.К.Штернберга , м. Москва

Захист відбудеться: “6” жовтня 2000 р. о 14 годині на засіданні

Спеціалізованої Вченої Ради К 41.051.04 при Одеському державному університеті за адресою: 65026, м. Одеса, вул. Дворянська, 2

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці ОДУ за адресою .

65026, м. Одеса, вул. Преображеньска, 24

Автореферат розіслано: “5” вересня 2000 р.

Вчений секретар Спеціалізованої вченої ради

кандидат фіз. - мат. Наук Солошенко В. І.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

затемнений зірка карлик плямотворення

Вступ. Виконуючи спостереження зірок поля, зоряних скупчень і асоціацій, ми вивчаємо об'єкти на різних етапах життя - від моменту їх народження до завершуючих стадій еволюції. Фотометричні та спектральні характеристики зірки не залишаються однаковими протягом всього її життя, а фізичний стан не завжди відповідає умовам стаціонарності. Зміни у спектрі та блиску зірок відображують процеси, що в них відбуваються, - оборотні, як то малоамплітудні пульсації, або необоротні, такі як перетікання речовини, що порушують лише зовнішні шари, або цілком всю зірку.

Розташування зірки на діаграмі Герцшпунга - Рессела характеризується певними видами нестаціонарності, характерними для зірок конкретної маси та хімічного складу. Стан зірки у період прояву нестаціонарності має назву активного. Причиною нестаціонарності може бути обмін масами між зіркою і навколишнім середовищем, або між компонентами подвійної системи, зміна джерела ядерної енергії, обертання зірок, присутність магнітного поля.

У молодих зірок, до яких відносять об'єкти типу T Tau, Ae/Be Хербіга, а також пов'язані з туманностями B і A зірки, активність визначається нестабільністю самої зірки та взаємодією її поверхових шарів з речовиною, що оточує туманності.

Нестаціонарні явища у найбільш численних зірок нашої Галактики - червоних карликів, віком 107 - 109 років, - у багатьох відношеннях аналогічні сонячним, але перевищують їх по інтенсивності. Потужність оптичних спалахів у цих об'єктів на 1-2 порядки величини вища, а площа заплямованої поверхні у десятки разів більша, ніж у Сонця. Як і на Сонці, стан заплямованості червоних карликів змінюється від сезону до сезону, що призводить до помітної змінності їх блиску. Дослідження довгострокових змін характеристик червоних карликів і пошук циклів активності є однією з важливих задач вивчення зоряної активності.

Серед об'єктів з довготривалою еволюцією симбіотичні зірки виділяються різноманітністю нестаціонарностей. Це подвійні системами, компонентами яких є пізній М-гігант, гаряча компактна зірка та оточуюча їх туманність. Процеси взаємодії в таких системах призводять до активності у вигляді спалахів, появи комбінованих спектрів, в оптичній області яких є абсорбційні ознаки випромінювання холодної зірки і емісійні лінії гарячого джерела. Серед цих зірок зустрічаються унікальні по проявах нестаціонарності об'єкти, котрі були віднесені до типу симбіотичних лише завдяки комплексним дослідженням останніх років.

Актуальність теми. Задачею експериментальних досліджень активних станів зірок є отримання однорідних тривалих рядів спостережень і розширення числа досліджуваних об'єктів. Такий підхід забезпечує пошук нестаціонарностей, характерних для даного типу зірок, та знаходження особливостей індивідуальних об'єктів. Треба зазначити, що при циклічній активності характеристики змінності від циклу до циклу повністю не відтворюються. Несподівано можуть проявитись ще не відомі властивості або види змінності. Тому тільки тривалі систематичні спостереження можуть у повній мірі дати відомості про механізми нестаціонарності, загальні для зірок різних типів.

Актуальність даної роботи визначається важливістю систематичного вивчення обраних об'єктів, які знаходяться на різних стадіях еволюції. Основну увагу приділено фотометричному і спектрофотометричному вивченню цих об'єктів у періоди їх активності. При цьому вивчались як стан спалахів, так і довготривалі зміни, обумовлені неоднорідністю поверхні зірок.

Зв'язок з науковими програмами, планами та темами. Всі дослідження даної роботи виконано відповідно з науковим планом Лабораторії фізики зірок і галактик Кримської астрофізичної обсерваторії в рамках наукової теми № 01.87.0003062 “Нестаціонарні зірки . Фізика одинарних та тісних подвійних зірок”. Вивчення довгострокових змін блиску червоних карликових зірок виконано при підтримці Зоннебергської обсерваторії в рамках співробітництва по цієї темі. Вивчення затемнено-подвійної системи ВМ Orі проводилось у кооперації з Інститутом космічних досліджень Російської Академії наук.

Мета та задачі дослідження. Робота присвячена багаторічним дослідженням нестаціонарних явищ у зірках різного віку, зокрема різним видам змінності блиску та особливо розподілу енергії у спектрі. У зв'язку з цим вирішуються наступні задачі:

1. Отримання нових однорідних спостережень молодої затемнено-подвійної зірки BM Orі у смугах UBVRІ і вивчення ії фотометричної нестабільності.

2. Пошук довгострокових змін блиску у активних червоних карликів, як доказ змінності процесів плямотворення у поверхневих шарах.

3. Вияв спектрофотометричних особливостей у пекулярних симбіотичних зірок CH Cyg і PU Vul в періоди їхньої активності за результатами спектрофотометричних спостережень в області 3200 - 8015 Е.

Наукова новизна одержаних результатів.

1. Запропоновано і реалізовано методику фотометричних спостережень об'єктів, пов'язаних з туманністю, при одночасній реєстрації зірки і фону.

Для зірки BM Orі вперше отримано криві блиску у смугах UBVRІ з досить рівномірним розподілом даних по фазах. Вперше неперіодичні короткочасні підвищення блиску зірки розглядаються як яскраві і слабкі спалахи в системі BM Orі. Подано розподіл енергії у спектрі яскравих спалахів. Знайдено, що фізичний механізм призводить до залежності потоку від довжини хвилі у вигляді F ~-4. Показано, що гістограмний аналіз масиву спостережень дозволяє впевнено виявити спалахи за показниками кольору U-І та B-І.

2. За даними вимірювання 5900 негативів з різних архівів і фотоелектричними даними отримано фотометричні ряди для 40 червоних карликових зірок на інтервалі від 10 до 90 років. Поведінки середнього річного блиску у більшості з них вивчено вперше. Довгострокові зміни середнього річного блиску виявлено чи запідозрене у 21 зірки. Найбільші зміни блиску знайдено у EІ Cnc (0.8m) та PZ Mon (1.0m). Це перевищує амплітуду змінності V833 Tau (0.65m) , яку раніше вважали максимальною і змінює уяву про масштаби неоднорідностей на поверхні червоних карликів.

3. Зроблено співставлення характеристик довгострокової змінності середнього річного блиску (амплітуди і характерного часу) з параметрами зірок (показником кольору B-V, рентгенівською світимістю і періодом осьового обертання). Вперше, крім даних для G - K карликів, розглядаються характеристики dMe зірок. Для червоних карликів з періодом обертання більш, ніж 5 днів, підтверджується тенденція росту характерного часу змінності із збільшенням швидкості осьового обертання. Рентгенівські світимості dKe зірок більші, ніж у М-карликів, і при цьому, чим більша амплітуда змін середнього річного блиску, тим вища рентгенівська світимість. За показниками активності різних шарів атмосфери К-карлики є найбільш активні серед пізніх зірок головної послідовності.

4. За багаторічними спектрофотометричними даними, отриманими у широкому спектральному діапазоні, простежено вплив холодного компонента і гарячого джерела на розвиток особливостей у спектрі симбіотичної зірки CH Cyg при різних станах блиску. Вперше ототожнено розподіл енергії у спектрі додаткового випромінювання гарячого джерела з випромінюванням гарячого газу. За результатами спостережень отримано незалежне підтвердження того, що в системі CH Cyg обидва компоненти є змінними.

5. Вперше у широкому спектральному діапазоні отримано розподіл енергії у спектрі зірки PU Vul (об'єкта Кувано-Хонда) в період її активності. Показано, що зміни в короткохвильовій і видимій областях спектра визначались лише активністю спалахнувшого гарячого компонента, а випромінювання холодного гіганта залишалось стабільним. Вперше прослідковано еволюцію спектра гарячого компонента від надгіганта F5 до A2 Іа, завдяки чому визначено початок повільного повернення спалахнувшого компонента в стан гарячого карлика. Уточнено температуру і спектральний клас компонента.

Практичне значення одержаних результатів.

1. Результати п'ятикольорової фотометрії зірки BM Orі використовуються для визначення фізичних параметрів компонентів системи і побудови її моделі. Методика фотометричних спостережень зірки і спосіб врахування фону знайдуть застосування при спостереженні зірок Трапеції Оріона та інших об'єктів, зв'язаних з туманністю.

2. Спектрофотометричні результати багаторічних спостережень симбіотичних зірок CH Cyg і PU Vul вносять суттєвий вклад до даних спостережень цих зірок і розкривають особливості виявлення їхньої нестаціонарності.

3. Багаторічні фотометричні ряди, отримані для 40 dKe - dMe зірок. містять інформацію про історію поведінки їхнього середнього річного блиску і є початковою базою даних подальших фотометричних досліджень поверхневої довгострокової активності червоних карликових зірок.

4. Криві блиску червоних карликових зірок, отримані на тривалих часових інтервалах, дають можливість визначення величини і епохи максимального блиску - необхідних параметрів модельних розрахунків заплямованості фотосфер та пошуку циклів активності.

5. Результати роботи було використано у Кримській астрофизичній обсерваторії (КрАО), в Інституті космічних досліджень РАН (фотометричні спостереження BM Orі), в дослідженнях зарубіжних колег Смітсоніанської астрофізичної обсерваторії (фотометричні ряди FL Vіr), обсерваторії АН Словаччини (спектрофотометричні спостереження CH Cyg), а також запрошені для використання обсерваторією АН Чехії (фотометричні дослідження BM Orі ).

Особистий внесок здобувача. Подані в дисертації результати опубліковані в перелічених нижче 19 наукових роботах. При безпосередній участі або самостійно отримано всі дані спостережень, зроблено вибір та реалізацію методик спостережень, написані програми обробки даних спостережень, проаналізовано отримані результати. Самостійно виконано роботи [ 8, 9, 11, 12, 14], а в [4, 10] внесено основний вклад. У роботах [1-3, 5-7] дисертант брав рівноправну участь у спектрофотометричних спостереженнях, їх обробці та аналізу. У роботах [13, 15, 17, 18] вкладом автора є UBVRІ спостереження, учать в їх обробці та обговоренні результатів. У роботах [16, 19] автором отримано фотографічні і частина фотоелектричних даних, виконано аналіз довгострокової змінності.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертації доповідались на конференціях “Переменные звезды “ (Одеса 1983, 1987, 1993, 1996) “Спектрофотометрические методы исследования звезд” (Абастумані 1986), симпозіум МАС No. 137 “Flare stars іn star clusters, assoсіatіons іn solar vicinity” (Бюракан 1989), на ІІІ з'їзді Міжнародного астрономічного товариства (Москва 1997), на семінарах у Кримській астрофізичній обсерваторії і на семінарі у Зонненбергській обсерваторії (Німеччина 1991).

Публікації. Результати дисертації опубліковані в 18 статтях у наукових журналах і в одній статті в матеріалах конференції.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, трьох розділів, висновків, списку використаної літератури і додатка. Загальний обсяг дисертації складає 157 сторінок, включаючи 93 сторінки тексту, 39 рисунків, 16 таблиць (15 таблиць в тексті і 1 - в додатках) і список цитованої літератури із 243 найменувань.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі надається обґрунтування актуальності теми, формулюється мета дослідження, визначена наукова новизна і практична значимість роботи, коротко викладається її зміст, відзначено особистий внесок дисертанта у наукові праці, виконані у співавторстві.

У першому розділі дається опис спалахових проявів нестаціонарності молодої затемнено - подвійної системи за результатами трьохрічних спостережень. Зірка викликає особливий інтерес, бо є єдиною подвійною системою, для якої надійно встановлено, що другий компонент у системі ще не досягнув головної послідовності. Подається короткий огляд опублікованих результатів вивчення зірки, її фотометричних та спектральних особливостей і існуючих моделей будови системи, причому жодна з них не може повністю пояснити природу затемнюючого об'єкта. Обґрунтовується необхідність проведення комплексних спостережень BM Orі, в тому числі методом багатокольорової фотометрії. Приводиться коротка характеристика фотометра-поляриметра Пііроли, встановленого на 125-см телескопі АЗТ-11 КрАО, за допомогою якого проводились UBVRІ спостереження BM Orі у сезони 1994-1996 рр. В опису методики фотоелектричних спостережень підкреслені труднощі спостережень зірки і засоби їх усунення з урахуванням можливостей апаратури, розглядається комплекс методичних питань щодо вибору зірок порівняння, урахування диференціальної екстинкції, редукції інструментальних значень зоряних величин у стандартну UBVRІ систему Джонсона. Особлива увага звертається на урахування фону, вперше запропоновано метод його урахування при роботі з фотометрами з фоновою діафрагмою. Приведено криві блиску зірки в смугах UBVRІ. Для кожної з них отримано 448 оцінок блиску з досить рівномірним розподілом по фазах. Всі криві свідчать про фотометричну нестабільність зірки, проявом котрої є значний розкид даних, отриманих для однакових фаз, але в різний час. Особливо великий він у смузі U. Для пояснення природи такого розкиду детально аналізувались помилки спостережень. Показано, що величини зірки порівняння і контрольної зірки залишаються постійними у всіх смугах у межах похибок вимірювання. Аналіз масиву спостережень BM Orі виявив дати, в які відбувалось підвищення блиску. У смузі U в деяких випадках воно досягало 0.5m-1.3m, в інших випадках воно також було помітне, але з меншою амплітудою. Такі явища ми стали вважати спалахами в системі BM Orі. Тривалість яскравих спалахів досягає 1 - 2 години. Наводяться критерії достовірності реєстрації спалахів. Найбільш повні записи яскравих спалахів свідчать про сильну залежність потоку від довжини хвилі. Розподіл енергії в спектрі спалаху в UBVRІ смугах задовільнює умові F ~-4

Розглянуто один із можливих механізмів спалаху, який відповідає цій залежності - це випромінювання чорного тіла в наближенні Релея - Джинса. Зроблено розрахунки параметрів області утворення спалаху - температури і ії розмірів, - і показано, що в прийнятій моделі немає можливості локалізувати область спалаху. Обговорюються результати виключення яскравих спалахів із масиву спостережень при побудові кривих блиску. Показано, що в такому випадку розкид даних на позазатемненої частині кривих блиску у смугах UBV порівнюється з похибками спостережень, а у смугах U и B залишається більшим, ніж похибки. Це означає, що основною причиною нестабільності кривих блиску на позазатемненої частини є спалахова активність, і що в системі BM Orі, крім яскравих спалахів, які помітні в усіх смугах, присутні також слабкі спалахи, які при нашій точності спостережень помітні лише у короткохвильовій області. Показано, що гістограмний аналіз спостережень є надійним спосібом розпізнавання спалахів за показниками кольору U-І и B-І.

У другому розділі розглянуто прояви поверхневої активності червоних карликових зірок, які обумовлені процесами плямоутворення. Дана загальна характеристика активності зірок нижньої частини головної послідовності, приводяться свідчення циклічної активності сонячного типу, які було виявлено різними методами у F-M карликів.

Обгрунтована необхідність тривалих спостережень великої кількості зірок для вивчення процесів плямотворення. Основним джерелом таких досліджень є фотографичні архіви. Вони дають можливість отримати фотометричні ряди за десятки років. Робота зроблена у фотографічних архівах ДАІШ (Росія), обсерваторії Одеського державного університету і Зоннебергської обсерваторії. Програма наших досліджень містить 40 dKe - dMe зірок з видання “Каталог звезд типа UV Кита в окрестности Солнца”, де є відомості про 83 об'єкти, а також із послідових публікацій. Даються загальні характеристики програмних зірок. У методиці отримання багаторічних фотометричних рядів вказуються критерії відбору зірок порівняння, способи вимірювання блиску, обробки і контролю даних.

За результатами вимірювання 5900 негативів було отримано дані для кривих блиску програмних і контрольних зірок. Для деяких зірок додатково проведено фотоелектричні спостереження в КрАО, а для деяких - взяті з публікацій. Для кожної зірки нашого списку надається історія поведінки її блиску. Виявилося, що у контрольних зірок змінювання середнього річного блиску не привищували 0.2m. Такі самі зміни знайдено у 18 програмних зірок, що є свідченням стабільності їх середнього блиску на інтервалі спостережень. Змінність середнього річного блиску відкрита чи підозрюється у 21 зірки. Для цих зірок знайдено амплітуди і характерні часи змінності. Найбільші амплітуди у PZ Mon (1m) і EІ Cnc (0.8m). Підтверджується змінність V833 Tau і BY Dra відповідно на 0.65m і 0.5m. Виявлення у 10% зірок нашого списку довгострокових змін блиску з високим значенням амплітуди вказує на те, що серед червоних карликів нерідко зустрічаються зірки, у яких в деякі епохи холодні плями займають більшу частину поверхні. Зміни стану заплямованості у таких зірок стають помітними на шкалі 30-60 років.

Щоб знайти відмінність рівня активності серед G - M карликів порівнювались слідуючі параметри: 1) амплітуда блиску змінності середнього річного блиску з показниками кольору B-V, характерним часом і рентгенівською світимістю; 2) характерний час змінності з періодом осьового обертання зірки. Показано, що амплітуди і характерні часи змінності середнього річного блиску М-карликів свідчать про їх більш низький рівень поверхневої активності, чим у К-карликів. На прикладі великої кількості зірок підтверджено, що у карликів із швидким обертанням ( період обертання меньше 5 днів ) спостерігається тенденція зростання характерного часу змінності із збільшенням швидкості осьового обертанння. Рентгенівські світимості М-карликів нижчі, ніж у dKe зірок, при цьому розвиток поверхневої активності у К-карликів призводить до підсилення активності у верхніх шарах їх атмосфер.

У третьому розділі у підрозділі 3.1 дається коротка характеристика симбіотичних зірок, в том числі пекулярних об'єктів CH Cyg і PU Vul, спектрофотометричний метод вивчення CH Cyg і результати багаторічних спостережень у період активної фази і виходу з неї . Результати містять розподіл енергії у діапазоні 3200-7200 Е , потоки випромінювання у лініях Н і Н, абсолютні монохроматичні освітленості у восьми вибраних ділянках неперервного спектра.

Показано, що поза спалахом розподіл енергії у спектрі зірки визначається холодним гігантом. У період активності в короткохвильовій і видимій областях спектра з'являється додоткове випромінювання від газового компонента: емісійний Бальмеровський стрибок у розподілі енергії додаткового випромінювання вказує на присутність в системі гарячого газу з температурою 10000-15000 К. Виявлено роль гарячого компонента в розвитку спалаху і спостережених видів змінності в короткохвильовій і видимій областях спектра. По степені замивання смуг окису титану в області 4900-5900 Е визначено вклад і епоху максимальної інтенсивності додаткового випромінювання. Досліджено випромінювання в емісійних водневих лініях Н і Н. Проаналізовані фотометричні і спектральні характеристики холодного компонента. Зроблено висновок, що обидва компоненти в системі CH Cyg є змінними.

Підрозділ 3.2 присвячений спектрофотометричним дослідженням подвійної симбіотичної нової PU Vul. Подаються результати шестирічних спектрофотометричних спостережень зірки, її спектральні характеристики у широкому діапазоні довжин хвиль - від ближньої ультрафіолетової до інфрачервоної області. У період підвищеної яскравості PU Vul випромінювання в короткохвильовій і видимій областях належить тільки спалахнувшому гарячому компоненту. Всі види фотометричної і спектральної змінності були зв'язани з його активністю. Прослідкована еволюція спектру гарячого компонента від початку розвитку максимальної фази блиску до моменту спаду активності. За цей час спектральний клас змінився від нормального надгіганта F5 до A2 Іа, що відповідає зміні ефективної температури від 6600 K (1982 р.) до 8400 K (1986 р.). Припустивши, що випромінювання зірки відповідає чорнотільному випромінюванню сферично-симетричного об'єкта, показано, що причиною його температурних змін є повільне зниження рівня фотосфери гарячого компонента після фази максимального радіусу і повернення спалахнувшого компонента у початковий стан гарячого карлика.

Описується метод визначення температури холодного компонента та його спектрального класу по розподілу енергії в спектрі зірки. Показано, що холодний компонент залишався стабільним, його вклад у випромінювання зірки у смузі К складав приблизно 75 %.

Таким чином, у системі PU Vul спостережувані прояви нестаціонарності визначаються активністю лише одного компонента системи, саме гарячого карлика.

У висновках наведено підсумок виконаної роботи та оцінка її наукової і практичної цінності. Основні результати дисертації полягають у слідуючому:

Вперше протягом декількох сезонів у смугах UBVRІ було отримано однорідні, рівномірно розподілені по фазах ряди спостережень молодої затемнено-подвійної системи BM Orі. У кожній із смуг знайдено нестабільність кривої блиску. Причиною нестабільності є яскраві спалахи, тривалістю до 2 годин, помітні у всіх смугах, і слабкі спалахі, які помітні лише в U і B смугах. Розподіл енергії у спектрі високоамплітудних спалахів відповідає залежності потоку від довжини хвилі у вигляді F ~-4.

2. Досліджено довгострокові зміни серeднього блиску 40 dKe - dMe зірок. У 21 зірки існують або запідозрюється його змінність з характерним часом від 3 до 60 років. Знайдено нове значення максимальної амплітуди (~1.0m), яке свідчить про те, що серед червоних карликів зустрічаються об'єкти з процесами плямотворення, що захоплюють більше половини їхньої поверхні.

3. Характеристики заплямованності середнього річного блиску червоних карликів, амплітуда і характерний час, свідчать про більш низький рівень поверхневої активності M-карликів в порівнянні з K-карликами. Активність верхніх шарів атмосфери dKe-зірок пов'язана з активністю їх фотосфер. Розвиток поверхневих неоднорідностей у K-карликів спричиняє ріст рентгенівській світимості їх корон. За показниками активності різних шарів атмосфери швидкообертові карлики є найактивнішими серед пізніх G - M зірок.

4. Багаторічні спостереження дали можливість проаналізувати і досить повно представити спектрофотометричні особливості симбіотичної зірки CH Cyg у різних станах блиску у спектральному діапазоні 3200-8015 Е. Показано, що спостережені фотометричні і спектральні зміни виромінювання зірки спричиняються мінливістю кожного компонента системи. Змінювання блиску холодного гіганта у близькій інфрачервоній області на довжині хвилі 8015 Е складає 0.3m-0.4m. Спектральний клас зірки згідно росподілу енергії та інтенсивності лінії ТіО 6180 Е поза активною фазою змінювався від M6ІІІ до M7ІІІ. Підвищення блиску холодного компонента передувало повільному спалахові гарячого компонента.

5. В активній фазі в області довжин хвиль менше 5000 Е до випромінювання червоного гіганта додається випромінювання, яке належить гарячій газовій компоненті. Під час сильного спалаху вклад додаткового випромінювання зростає і при цьому епоха максимуму його інтенсивності не співпадає з максимумом блиску всієї системи.

З розвитком спалаху підсилюється випромінювання у водневих лініях, але прямого зв'язку між потоками в лініях і зоряним блиском не спостерігається. Нерегулярні зміни потоків на 30-45 % відбуваються від декількох днів до місяця.

У знижченому стані блиску активність гарячого джерела послаблена, але повністю не загасає: в короткохвильовій області амплітуда нерегулярних змін блиску досягає ~1.3m, змінюються також потоки випромінювання у водневих лініях Н і Н.

6. Здійснено дослідження розподілу енергії у спектрі PU Vul в діапазоні 0.24-5 мкм. Прослідкована еволюція спектра об'єкта в короткохвильовій і видимій областях від початку розвитку максимальної фази блиску до моменту спаду активності. Встановлено, що спектральний клас гарячого компонента змінювався від нормального надгіганта F5 до A2 Іа, що відповідає підвищенню ефективної температури від 6600 до 8400 К.

Причиною таких змін є поступове зменьшення радіуса фотосфери спалахнувшого компонента і його повільне повернення до стану гарячого карлика.

У додатку приведено таблиці з результатами вузькосмугових спектрофотометричних спостережень CH Cyg.

ПУБЛИКАЦІЇ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ

Основні результати дисертації викладені в роботах (по рокам):

1. Belyakіna T.S., Bondar N.І., Chochol D., Chuvaev K.K., Efіmov Y.S., Gershberg R.E., Grygar J., Hrіc L., Krasnobabtsev V.І., Shakhovskoj N.N., Shenavrіn V.І. Kuwano-Honda pecular object (PU Vul) // Astron. and Astrophys. -1984. - V.132. - P.L12-L14.

2. Галкина Т.С., Шаховская Н.И., Бондарь Н.И. Спектральные и электрофотометрические наблюдения пекулярной звезды СН Лебедя в 1980 - 1981 гг. // Известия Крымск. астрофиз. обс.- 1984. - Т.69. - С.19 - 30.

3. Белякина Т.С., Бондарь Н.И., Гершберг Р.Е., Ефимов Ю.С., Краснобабцев В.И., Петров П.П., Саванов И.С., Чуваев К.К., Шаховская Н.И., Шаховской Н.М., Шенаврин В.И. Исследование пекулярного объекта Кувано-Хонда (PU Vul). І. // Известия Крымск. астрофиз. обс. - 1985. - Т.72. - С.3-72.

4. Никонов В.Б., Бондарь Н.И., Букач А.Б. Быстрые изменения атмосферной экстинкции. І. Одновременные наблюдения изменений атмосферной прозрачности в четырех длинах волн // Известия Крымск. астрофиз. обс. - 1988. - Т.79. - С.111-122.

5. Belyakіna T.S., Bondar N.І., Chochol D., Chuvaev K.K., Efіmov Y.S., Gershberg R.E. , Grygar J., Hrіtz L., Krasnobabtsev V.І., Pііrola V., Poutanen M., Savanov І.S., Huovelіn J., Tuomіnen І., Shakhovskaya N.І., Shakhovskoj N.N., Shenavrіn V.І., Shcherbakov A.G. The Kuwano-Honda's pecular object (PU Vulpeculae) іn 1983 -1986 // Astron. and Astrophys. - 1989. - V.223. - P.119-135.

6. Белякина Т.С., Бондарь Н.И., Гершберг Р.Е., Гриц Л., Грыгыр Г., Ефимов Ю.С., Краснобабцев В.И., Пиирола В., Поутанен М.., Саванов И.С., Туоминен И., Хохол Д., Чуваев К.К., Шаховская Н.И., Шаховской Н.М., Шенаврин В.И., Щербаков А.Г. Исследование пекулярного объекта Кувано-Хонда (PU Vul). ІІ. // Известия Крымск. астрофиз. обс. - 1990. - Т.81. -С.28-112.

7. Scopal A., Chochol D., Bondar' N.І., Shakchovskaya N.І. Spectrophotometrіc observatіons of symbіotіc star CH Cygnі іn 1980 - 1984 // Contr. Astron. Obs. Skalnate Pleso. - 1990. - V.19. - P.7-27.

8. Bondar' N.І. Search of slow-lіght varіatіons of red-dwarf stars // ІAU Symp. No. 137 “Flare stars, clusters, assocіatіons іn solar vіsіnіty”. -Dortrecht: Kluwer, 1990. - P.55-58.

9. Bondar' N.І. Search for slow lіght varіatіons of red dwarf stars. ІІ. // Іnform. Bull. Var. Stars. - 1990. - No. 3515. - P.1-2.

10. Бондарь Н.И., Шугаров С.Ю. Новая затменная переменная звезда SVS 283 в созвездии Лебедя // Астрон. циркуляр. - 1991. - No.1547. - C.21.

11. Bondar' N.І. Pz Mon - the flare star wіth largest amplіtude of the long-term varіabіlіty // Іnform. Bull. Var. Stars. - 1992. - No. 3767. - P.1-3.

12. Bondar' N.І. The long-term varіabіlіty іn actіve red dwarfs // Astron. and Astrophys. Suppl. Ser. -1995. - V.111. - P.259-264.

13. Бондарь Н.И., Витриченко Э.А. Фотомерическое исследование BM Orі // Письма в “Астрон. журн.” - 1995. - Т.93. - С.700-708.

14. Бондарь Н.И. Поиск долговременных измений блеска dKe -dMe звезд // Известия Крымск. астрофиз. обс. - 1996 - Т.93. - С.111-135.

15. Бондарь Н.И., Витриченко Э.А. Вспышки BM Orі. // Письма в “Астрон. журн.” - 1996. - Т.22 . - С.257 - 263.

16. Алексеев И.Ю., Бондарь Н.И. Запятненность эмиссионных карликовых звезд BF CVn, DT Vіr, EQ Vіr, V1396 Cyg по фотоэлектрическим и фотографическим наблюдениям // Письма в “Астрон. журн.” - 1997. - Т.23. - С.294-299.

17. Bondar' N.І., Vіtrіchenko E.A. The eclіpsіng bіnary system BM Orі // Odessa Astron. Publ. - 1996. - V.9. - P.18-19.

18. Бондарь Н.И., Витриченко Э.А. UBVRІ - фотометрия BM Orі. // Астрон. журн. - 1997. - Т.74. - С.701-709.

АНОТАЦІЇ

Бондар Н.І. Дослідження проявів нестаціонарності зірок різного віку методами фотометрії і спектрофотометрії. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата фізико-математических наук за спеціальністю 01.03.02 - астрофізика і радіоастрономія. - Одеський державний університет, Одеса, 2000.

У дисертації представлені результати досліджень нестаціонарних зірок різного віку: молодої затемнено-подвійної системи BM Orі, К і М карликів і симбіотичних об'єктів CH Cyg і PU Vul. За спостереженням у смугах UBVRІ в системі BM Orі виявлені яскраві і слабкі спалахи, які є причиною фотометричної нестабільності зірки. Приводиться розподіл енергії у спектрі яскравих спалахів. Запропоновано метод вияву спалахів в масиві спостережень.

Для 40 dKe - dMe зірок вивчені довгострокові зміни середнього річного блиску. У 21 зірки впевнено відкрита або підозрюється повільна змінність блиску, яка в окремих зірок досягає амплітуди, близької до 1.0m . Аналіз характеристик змінності разом з параметрами зірок показав найвищий рівень активності К-карликів серед dGe - dMe зірок.

Симбіотичні зірки CH Cyg і PU Vul вивчалися у період їхньої активності. За розподілом енергії в спектрі в широкому діапазоні було знайдено вплив кожного компонента системи на розвиток особливостей у спектрах цих зірок і спостережуваних у них видів змінності. У CH Cyg обидва компоненти проявляють зміни, у PU Vul прояви нестаціонарності викликаються тільки активністю гарячого спалахуючого карлика.

Ключові слова: нестаціонарні зірки, багатокольорова фотометрія, спектрофотометрія зірок, подвійні системи, активність холодних зірок.

Бондарь Н.И. Исследование проявлений нестационарности звезд разного возраста методами фотометрии и спектрофотометрии. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.03.02 - астрофизика и радиоастрономия. - Одесский государственный университет, Одесса, 2000.

В диссертации представлены результаты исследования проявлений нестационарности у избранных звезд разного возраста: молодой затменно-двойной системы BM Orі, К - М карликов и симбиотических пекулярных объектов CH Cyg и PU Vul. По наблюдениям в полосах UBVRІ в системе BM Orі обнаружены яркие и слабые нерегулярные вспышки, продолжительностью около 2 часов.

Показано, что причиной фотометрической нестабильности звезды является ее вспышечная активность. Исследованы распределения энергии в спектре ярких вспышек и показано, что зависимость потока от длины волны имеет вид F ~-4. Предложен метод обнаружения вспышек при обработке массива наблюдений.

У 40 dKe - dMe звезд исследованы долговременные изменения среднего годового блеска. Переменность найдена или заподозрена у 21 звезды, а у звезд V833 Tau, PZ Mon, EІ Cnc, BY Dra обнаружены амплитуды переменности более 0.5m, максимальное ее значение найдено нами у PZ Mon (1.0m). Это превышает считавшуюся ранее максимальной амплитуду звезды V833 Tau (0.65m) и указывает на значительные запятненности поверхности некоторых красных карликов в опреденные эпохи.

Изменение состояния запятнености у некоторых dKe-dMe звезд, возможно, носит циклический характер с характерным временем от 3 до 60 лет. Сопоставлены показатели цвета B-V, периоды осевого вращения и рентгеновские светимости с характеристиками переменности среднего годового блеска - амплитудой и значением характерного времени. Подтверждено, что быстровращающиеся красные карлики имеют наиболее высокий уровень активности среди звезд нижней части главной последовательности.

Установлено, что усиление поверхностной активности К-карликов приводит к возрастанию их рентгеновской светимости.

Симбиотические звезды CH Cyg и PU Vul исследованы в периоды их активности. По распределениям энергии в спектре в широком диапазоне выявлено влияние каждого компонента на развитие спектральных особенностей и наблюдаемые виды переменности.

Дополнительное излучение в системе CH Cyg отождествлено с излучением горячего газа, имеющего температуру 10000-15000 К. Показано, что у CH Cyg оба компонента являются переменными.

Вспышка горячего компонента не оказывает влияние на излучение холодного гиганта, проявляющего собственную фотометрическую переменность на несколько десятых звездной величины. В активной фазе вклад излучения горячего компонента возрастает почти в два раза. При этом возрастают и потоки излучения в линиях Н и Н.

С понижением общего блеска звезды активность горячего компонента затухает, но не исчезает полностью. В системе наблюдаются быстрые повышения блеска и переменность излучения в эмиссионных линиях водорода.

У PU Vul проявления нестационарности вызваны только активностью вспыхнувшего горячего карлика. По распределениям энергии в спектре прослежены его спектральные изменения от сверхгиганта F5 до A2 Іa. Определены температурные изменения в фотосфере горячего компонента, свидетельствующие об изменении его радиуса в конце активной фазы почти в два раза по сравнению с начальным периодом активности. Определены спектральный класс и температура холодной звезды.

Показано, что излучение холодного компонента оставалось стабильным весь период активности PU Vul.

Ключевые слова: нестационарные звезды, многоцветная фотометрия, спектрофотометрия звезд, двойные системы, активность холодных звезд.

Bondar' N. І. The photometrіc and spectrophotometrіc research of nonstabіlіty stars wіth dіfferent age. - Manuscrіpt.

Thesіs for a scіentіfіc degree of candіdate by specіalіty 01.03.02 - astrophysіcs and radіoastronomy. - Odessa State Unіversіty, Odessa, 2000.

The thesіs іs based on the photometrіc and spectrophotometrіc results about nonstabіlіty stars wіth dіfferent ages. The young bіnary system BM Orі have been researched іn UBVRІ bands and manіfіsted brіght and faіnt flares that are a cause of not-stable іn the lіght curve of star. Spectral energy dіstrіbutіon of brіght flares are descrіbed. There are proposed a method to іndіcate of flares on the observatіonal data.

The long-term lіght varіatіons of 40 red dwarfs are researched. Changes іn mean yearly magnіtudes have been found or suspected for 21 stars, some of them shown a hіgh amplіtudes up to 1.0m. The relatіonsheep wіth parameters of mean lіght varіabіly and glodal star parameters have been studіed and evіdences of the hіghest actіvіty of dKe stars among G-K dwarfs were taken.

Study of symbіotіc stars CH Cyg and PU Vul were based on spectrophotometrіc observatіons obtaіned durіng many years іn spectral range of 3200 - 8014 Е All type varіabіlіty and spectral propertіes іn actіve phase of CH Cyg are produced by іts іnstable hot and cool components. Observatіonal propertіes іn the PU Vul system have been explaned by actіvіty of the flarіng hot component only. Analysіs energy dіstrіbutіon іn dіfferent state of star's brіghtness shown a returned track of the flarіng hot star to іts based statement of a hot dwarf .

Keywords: stellar nonstabіlіty, multіcolor photometry, spectropho-metry of stars, bіnary systems, actіvіty іn cool stars.

Размещено на Allbest.ru