Структура протопланетних дисків за даними фотополяриметричного моніторингу молодих зір

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМ. І.І.МЕЧНИКОВА

АВТОРЕФЕРАТ

СТРУКТУРА ПРОТОПЛАНЕТНИХ ДИСКІВ ЗА ДАНИМИ ФОТОПОЛЯРИМЕТРИЧНОГО МОНІТОРИНГУ МОЛОДИХ ЗІР

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у НДІ “Кримська астрофізична обсерваторія” Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук Грінін Володимир Павлович, НДІ “Кримська астрофізична обсерваторія”, провідний науковий співробітник

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор Андронов Іван Леонідович, Одеський національний університет ім. І.І. Мечникова, кафедра астрономії кандидат фізико-математичних наук Розенбуш Олександр Eльмарович, Кримська лазерна обсерваторія ГАО НАНУ, заст. директора

Провідна установа: Київський національний університет ім. Т.Г. Шевченка, м. Київ

З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Одеського національного університету за адресою: 65026, м. Одеса, вул. Преображенська, 24.

Автореферат розісланий “_12_“ листопада 2004 р.

Вчений секретар Спеціалізованої вченої ради доктор фіз.-мат. наук С. М. Андрієвський

Загальна характеристика роботи

Існування газопилових протопланетних дисків навколо молодих зір є зараз надійно встановленим фактом. Прямі спостереження багатьох таких дисків дозволяють оцінити їхні розміри і іноді маси. Але структура дисків і фізичні процеси, що там перебігають, донедавна були предметом лише теоретичних досліджень. Дисертація присвячена дослідженню властивостей і структури протопланетних дисків молодих зір на базі спостережень, отриманих у ході програми довготривалого моніторингу зір типу UX Ori. Це є підклас молодих зір, переважно зір Ae Хербіга, з високим ступенем фотометричної змінності, яка є наслідком існування в їхніх навколозоряних газопилових дисках щільних фрагментів, так званих "хмар", які часом затьмарюють зорю. В результаті спостерігається змінність у вигляді нерегулярних мінімумів блиску. Вивчення змінності зір типу UX Ori може надати інформацію про структуру їхніх навколозоряних дисків (принаймні тих областей дисків, де локалізовані пилові хмари). При цьому просторове розрізнення, що досягається таким чином - порядку діаметра зорі. Крім того, під час мінімумів можна спостерігати розсіяне диском випромінювання без використання спеціальної коронографічної чи інтерферометричної техніки для виключення прямого випромінювання зорі. Оскільки розсіяне випромінювання утворюється у всьому обсязі (поверхні - у випадку оптично-товстого диска) навколозоряної оболонки, його характеристики, насамперед поляризація, відбивають великомасштабну структуру розподілу навколозоряної матерії та оптичні властивості частинок, що розсіюють світло. Це дає змогу використовувати дані фотополяриметрічних спостережень для оцінки властивостей і параметрів дисків і дослідження їхньої структури.

Актуальність роботи визначається тим, що за останні роки значно зросла увага до питань формування й еволюції планетних систем у зв'язку з відкриттям великого числа планет поза Сонячною Системою з використанням високоточних вимірів променевих швидкостей зірок, а також з вірогідною появою в найближчому майбутньому інструментів, що зроблять можливим вивчення інших планетних систем прямими методами. Першими є доступні для такого вивчення не самі планети, а протопланетні та зодіакальні диски. Серед проблем, що постають в області дослідження планетних систем, найбільшу увагу привертає розвиток теорії їх формування і ранньої еволюції. Дослідження протоплнетних дисків є важливим для перевірки і розвинення таких теорій. фотополяриметричний світло диск

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась відповідно з науковим планом Лабораторії фізики зір і галактик НДІ Кримська астрофізична обсерваторія в рамках наукової теми "Зорі з протопланетними дисками ", Реєстраційний №.0101U002223, за підтримки стипендії КМУ для молодих науковців.

Мета і задачі дослідження.

Одержання тривалих однорідних рядів фотополяриметричних спостережень молодих зірок типу UX Ori і подібних до них об'єктів.

Розробка моделей розсіяння світла в дисках, оцінка за допомогою цих моделей параметрів дисків на базі одержаних спостережень.

Аналіз спостережень з метою виявлення структури дисків, вивчення змінності їхніх параметрів.

Наукова новизна одержаних результатів

Для RZ Psc вперше отримано спостереження поляризації в п'ятьох смугах UBVRI у глибокому мінімумі блиску.

На основі одночасних спостережень RR Tau у видимій та ближній інфрачервоній областях спектра вперше визначена хвильова залежність навколозоряної екстинкції в діапазоні 0.35-1.6 мкм. Вперше оцінено температуру пилових частинок у хмарі, що спричинила мінімум, її масу і відстань, на якій вона знаходилася від зорі.

Побудовано моделі розсіяння випромінювання у навколозоряних пилових дисках, які дозволили вперше одночасно відтворити як параметри розсіяного випромінювання усього диска, так і параметри поглинання в пилових хмарах.

Уперше на досить високому рівні значимості (5) виявлено кругову поляризацію Ае зорі Хербига (WW Vul). На підставі цього результату, а також аналізу аномального поводження лінійної поляризації протягом усього періоду спостережень, вперше доведено присутність в протопланетному диску орієнтованих несферичних пилинок.

Практичне значення отриманих результатів.

Висновок щодо тотожності характеристик розсіяного випромінювання диска RZ Psc і зір Ае/Ве Хербіга є важливим для побудови моделей дисків такого типу.

Висновки про значну аксіальну асиметрію дисківVV Ser, CQ Таu можуть бути використані при плануванні спостережень цих зір з високим просторовим розрізненням.

Висновок про існування в навколозоряному диску WW Vul несферичних орієнтованих порошин є важливим з точки зору перспективи використання досліджень орієнтації порошин для вивчення структури магнітного поля у протопланетних дисках.

Особистий внесок здобувача.

Робота [7] виконана самостійно. В решті робіт автором виконано значну (20 - 100 %) частину спостережень і їх обробки. Автором було значно модифіковано та виправлено програми моделювання розсіювання в дисках, самостійно проведено розрахунки моделей. Автор приймав рівноправну участь в аналізі даних спостережень і написанні статей. Автором було виконано періодограмний аналіз у роботах де він застосовується.

Апробація результатів досліджень.

Результати доповідалися на семінарах у Кримській астрофізичній обсерваторії, обсерваторії Арчетрі (Італія), Інституті астрономії Макса Планка, Інституті радіоастрономії Макса Планка (Німеччина), ГАО РАН (Росія), конференціях “Планети за межами сонячної системи” (Карджезе, Франція, 5-15 травня 1998р.), “Диски і формування планет” (IAC, Іспанія, 11-18 січня 2000р.), NATO ASI "Photopolarimetry in remote sensing", Yalta, 2003.

Публікації. Результати дисертації опубліковано в 7 статтях у наукових журналах.

Структура і зміст дисертації.

Дисертація складається з вступу, п'яти глав, висновку і списку літератури (107 найменувань). Повний обсяг дисертації 101 сторінка машинописного тексту, 33 малюнка, 8 таблиць. Сумарний обсяг дисертації 113 сторінки.

Зміст дисертації

У Вступі дається короткий опис сучасного стану проблеми, обгрунтовано актуальність роботи, сформульовано її мету, описані досліджувані об'єкти, освітлена новизна роботи й описана структура дисертації.

У Главі 1 коротко описані основні результати, раніше одержані в рамках програми фотополяриметричного моніторингу молодих зір, частиною якої є дана робота, основні проблеми що є предметом розгляду, описана методика спостережень і обробки отриманих результатів.

Програма фотополяриметричного моніторингу молодих зір проводиться в КрАО з 1986 року. Введення самого класу зірок типу UX Ori і велика частина сучасних уявлень про природу цих об'єктів є результатом виконання цієї програми. Основною метою програми спочатку була перевірка гіпотези змінної навколо-зоряної екстинкції щодо затемнюваної природи мінімумів блиску молодих зірок з неперіодичними алголеподібними мінімумами, і домінування розсіяного навколозоряною оболонкою випроміню-вання в мінімумах блиску.

Як і було очікувано в цій моделі, у глибоких мінімумах блиску більшості програмних зірок була виявлена висока лінійна поляризація. Модель припускає, що інтенсивність і поляризація розсіяного випромінювання постійні, а випромінювання зорі, зазнаючи поглинання в пиловій хмарі, залишається неполяри-зованим, що приводить до простої залежності між видимою зоряною величиною m і поляризацією P:

P=P_is+P₀10^0.4(m-m₀⁾ (1.1)

де P - псевдовектор поляризації, який має своїми компонентами нормалізовані параметри Стокса u і q, що позначаються також P_x і P_y. P_is - міжзоряний (постійний) компонент поляризації, P₀ - поляризація в деякому довільному стані блиску m₀. Якщо залежність P(m), що спостерігається, збігається з (1.1), це явно вказує на домінуючій вплив механізму розсіювання, оскільки для поляризації, що виникла при про-ходженні випромінювання через хмару можна очікувати залежність близьку до лінійної. Для об'єктів досліджених у даній роботі, P(m) , як правило, описується (1.1), що дозволяє віднести їх до зірок типу UX Ori.

У Главі 2 розглядаються результати чисельного моделювання пилових оболонок, що розсіюють світло, для двох зір типу UX Ori : RR Tau і BM And, спостереження яких найкраще описуються моделлю змінної навколозоряної екстинкції в припущенні сталості параметрів розсіяного випромінювання і аксіальної симетрії диска. На базі цих моделей оцінюються параметри оболонок: форма, оптична товща і характерні розміри частинок.

Аналіз даних фотополяріметричного моніторингу зір типу UX Ori дозволяє в багатьох випадках досить точно визначити інтенсивність і поляризацію випромінювання, розсіяного в навколозоряному диску. У зв'язку з цим постає задача визначення характеристик дисків з використанням параметрів, отриманих зі спостережень. Для вирішення цієї задачі необхідна побудова моделі переносу випромінювання в пиловій оболонці зорі. Побудова такої моделі для оптично-товстих оболонок можлива тільки на базі числових алгоритмів типу Монте-Карло.

Вільними параметрами моделі є:

- Тип оболонки (сфероїдальна, конічна, сфера зі зміщеним центром)

- Характеристики пилової суміші (комплексний коефіцієнт заломлення, мінімальний і максимальний розмір порошин у суміші, індекс статечного розподілу по розмірах)

- Оптична товща оболонки на певній довжині хвилі

- Геометричний параметр. Для сфероїда - відношення осей, для конічного диска - кут розкриття, для сферичної хмари - відстань від зорі до центра хмари

- Нахил вісі симетрії системи до променя зору.

Були прийняті наступні припущення: 1) Параметри пилової суміші максимально наближені до стандартної моделі міжзоряного пилу (так звана модель MRN ) 2) Для узгодження з хвильовою залежністю поглинання, що спостерігається в навколозоряних пилових хмарах (відомої з фотометричних спостережень), варіювався тільки один параметр - мінімальний розмір часток. Після такого узгодження параметри пилової суміші не змінювалися, тобто передбачалися однакові властивості пилу в оболонці, що розсіює, і в хмарах, що екранують зорю. 3) Кут нахилу осі симетрії системи до променя зору був обмежений у діапазоні від 80 до 90 (на тій підставі, що ми спостерігаємо зорю крізь шар пилу із середньою оптичною товщиною ~1, що видно з аналізу фотометричних даних.)

Моделювалися параметри розсіяного випромінювання двох об'єктів: RR Tau і BM And. Моделі із сфероїдною геометрією не дали задовільної згоди із спостереженнями. Параметри моделей з конічною формою що найкраще відтворюють інтенсивність і поляризацію розсіяного випромінювання дисків приведені в Таблиці 1. а - мінімальний радіус порошин у суміші, _U - оптична товща диска в центральній площині, - кут розкриття диска, - кут нахилу осі диска до променя зору.

Таблиця 1 Параметри моделей дисків RR Tau і BM And

У Главі 3 приводяться результати спостережень, для інтерпретації яких доводиться відмовитися від припущення про осьову симетрію і стаціонарність дисків зірок типу UX Ori. Зокрема, розглядається довгострокова циклічна змінність, незвичайно висока лінійна поляризація в мінімумах блиску, яку не вдається відтворити в симетричних що до вісі моделях диска, а також змінність блиску в ближньому ІЧ діапазоні, що свідчить про значну несталість структури найближчої до зорі частини диска.

Для двох об'єктів, CQ Tau і VV Ser отримано докази великомасштабної азимутальної неоднорідності дисків. У випадку CQ Таu, підтверджено існування фотометричного циклу з періодом біля 20 років. Знайдено другий цикл з періодом 1000 діб. Не виключено, що такі цикли є зв'язані з орбітальним обертанням великих неоднорідностей диска. Як і в інших зір типу UX Ori, у яких запідозрені такі цикли, їхня тривалість лежить у діапазоні характерному для орбітальних періодів планет. Знайдено змінність характерного розміру порошин на промені зору, що корелює з фотометричними циклами.

Одержано спостереження VV Ser в унікальному мінімумі, на 1,5^m глибшому від усіх раніше відомих. Показано, що надзвичайно висока поляризація (>10%) у смузі B в цьому мінімумі не може бути результатом розсіювання у симетричному диску, але легко моделюється в разі несиметричного розподілу навколозоряної речовини.

Представлено одночасні фотометричні спостереження RR Tau в видимій та ІЧ областях. Змінність у смугах J,H добре корелює зі змінністю в оптичних смугах, потік у смугах K,L, де домінує теплове випромінювання пилу, не корелює з видимим потоком. Максимум теплового випромінювання спостерігався пізніше оптичного мінімуму. Знайдено, що температура теплового випромінювання пилу є дуже сталою і близькою до температури сублімації пилу. Змінність потоку у смугах K,L є наслідком появи і зникнення великої кількості пилу в зоні сублімації, тобто значної несталості структури диска в його найвнутрішній частині. Отримано оцінки маси речовини, задіяної в процесах, що спричиняють подібну несталість, які є близькими до оцінок темпу акреції речовини в дисках зірок Ае Хербіга. Також вперше одержано дані про екстинкцію навколозоряного пилу у молодих зір в ближньому ІЧ діапазоні (до 1.6 мкм)

У Главі 4 представлені результати спостережень кругової та лінійної поляризації WW Vul, що свідчать про присутність в навколозоряному диску несферичних орієнтованих порошин.

Інформація щодо наявності у диску орієнтованих несферичних порошин та напрямку їхньої орієнтації є дуже цінною. Практично всі механізми орієнтації космічних порошинок так чи інакше зв'язані з дією магнітного поля, і більшість з них приводять до орієнтації уздовж магнітних силових ліній короткими осями. Для дослідження структури протопланетних дисків і фізичних процесів, що відбуваються в них, інформація про магнітне поле вкрай важлива. Мабуть, єдиним доступним нам методом, потенційно здатним дати якусь спостережувальну інформацію якщо не про величину, то хоча б про конфігурацію магнітного поля у дисках, є дослідження орієнтації порошин. Для цього, проте, необхідно переконатися в існуванні значного ступеню орієнтованості і виділити спосте-режувальні ефекти, що нею обумовлені.

Одним з найбільш ефективних методів виявлення орієнтованості несферичних порошин є дослідження кругової поляризації. Спостереження кругової поляризації WW Vul дозволили зареєструвати поляризацію ~0.1 % на рівні 3 у всіх п'яті смугах UBVRI. Усереднення по всіх смугах дало більш точну оцінку <v> = 0.0860.15%.

Спостереження лінійної поляризації WW Vul також указують на значну орієнтованість порошин. Так, на виході з глибокого мінімуму блиску 1997 р. і відразу після нього спостерігалася значна змінність поляризації при практично постійному блиску. Підйом і наступне падіння поляризації продовжувалося близько 10 днів. Ступень цієї аномальної поляризації сягав 1 %, позиційний кут є майже ортогональний до позиційного кута поляризації у мінімумі блиску. Аналіз усього масиву спостережень WW Vul за 16 років показав, що подібний аномальний компонент поляризації існує постійно, він в середньому лінійно залежить від видимої величини, він має такий самий позиційний кут що і аномальна поляризація після мінімуму 1997 року. Причиною аномальної поляризації є наявність на промені зору фрагментів пилового диска зі значним ступенем орієнтованості порошин. Має місце дуже довготривала змінність величини аномальної поляризації з характерним часом біля 15 років і амплітудою ~ 2%.

Отже, у диску WW Vul спостерігається значний ступінь орієнтованості порошин. Переважний напрямок орієнтації - короткими осями в площині диска. Ступінь орієнтованості на промені зору дуже змінний, що, вірогідно, відбиває його просторову неоднорідність. Найбільшу амплітуду має змінність з характерним часом близько 15 років, причому фотометрична змінність з таким характерним часом відсутня. У той же час, локальні посилення орієнтованості спостерігаються після деяких мінімумів блиску, що можна інтерпретувати як наявність магнітних хвостів, аналогічних хвостам планетних магнітосфер і газовим хвостам комет, у пилових "хмар", що викликають мінімуми блиску.

П'ята глава присвячена аналізу фотополяриметричної активності RZ Psc, об'єкта що показує змінність того ж типу, що і зорі типу UX Ori, але не має інших ознак молодості. Для зір типу UX Ori вирішальним підтвердженням затемнюваної природи мінімумів, а також дископодібної форми навколозоряної оболонки, є висока поляризація їхнього випромінювання в мінімумах блиску і специфічний характер залежності блиск-поляризація (1.1).

У випадку RZ Psc висока лінійна поляризація спостерігалася раніше Кисельовим в одному з мінімумів, однак по одному спостереженню в двох фотометричних смугах важко судити про характер залежності блиск-поляризація.

Отримані автором UBVRI спостереження в другому мінімумі показали, що у смугах V і R, де є спостереження поляризації в двох глибоких мінімумах, залежність "поляризація - блиск" має вид, характерний для зір типу UX Ori, і є у згоді з моделлю змінної навколозоряної екстинкції (1.1). Це дозволило оцінити параметри міжзоряної поляризації P_is і власної поляризації зорі у стані високого блиску P_0, які виявилися типовими для зір типу UX Ori. Як і у випадку молодих зір, висока поляризація розсіяного випромінювання RZ Psc свідчить, що її пилова оболонка є дископодібною і нахиленою під невеликим кутом до променя зору. Той факт, що в системі ''зоря +пиловий диск'' присутнє досить інтенсивне розсіяне випромін-ювання, і, одночасно, немає теплового випромінювання пилу можна пояснити лише припустивши, що усередині пилової оболонки RZ Psc є порожнина, вільна (чи майже вільна) від пилу.

У Висновку дисертації наведені основні результати роботи.

Висновки

Результати, що викладено у даній роботі, показують, що за допомогою даних тривалого фотополяриметрічного моніторингу зір типу UX Ori і схожих з ними об'єктів можливе визначення деяких характеристик протопланетних дисків, що оточують ці зорі та діагностика структури дисків.

За результатами багаторічних синхронних спостережень блиску і лінійної поляризації RZ Рsс виявлено такі структурні особливості пилової оболонки RZ Psc: дископодібна форма і наявність внутрішньої порожнини, вільної від пилу. Показано, що за характеристиками розсіяного диском випромінювання RZ Psc не відрізняється від молодих зір типу UX Ori.

По результатах одночасних спостережень RR Tau у видимій і ближній ІЧ областях спектра, виявлено значну несталість найвнутрішньої зони диску у зоні сублімації пилу. Оцінено хвильову залежність навколозоряної екстинкції в діапазоні від 0.35 до 1.6 мкм, температуру сублімації пилу, масу "хмари" яка спричинила тривалий мінімум.

На базі фотополяриметричних спостережень двох зір типу UX Ori : RR Tau і BM And, за допомогою числових моделей багаторазового розсіювання оцінено основні параметри середовища, що розсіює: форма дископодібних оболонок, їхні оптичні товщини і характерні розміри порошин.

Виявлена на досить високому рівні значимості (5) кругова поляризація WW Vul. На базі цих спостережень, а також аналізу багаторічних рядів спостережень лінійної поляризації зроблено висновок щодо наявності в протопланетному дискунесферичних орієнтованих порошин. Визначено переважний напрямок орієнтації, характеристики змінності ступеню орієнтованості у диску.

Публікації по темі дисертації

1. Rostopchina A.N., Grinin V.P., Okazaki A., Thй P.S., Kikuchi S., Shakhovskoy D.N., Minikulov N.Kh. Dust around young stars. Photopolarimetric activity of the classical Herbig Ae/Be star RR Tau // Astron. Astrophys. - 1997. - Vol. 327. - P. 145-154.

2. Шаховской Д.Н., Ростопчина А.Н. Фотометрия Ае звезды Хербига VV Ser в аномально глубоком минимуме блеска // Астрофизика. - 2000. - Т. 43, № 4. - С. 659-662.

3. Ростопчина А.Н., Гринин В.П., Шаховской Д.Н. Фотометрия и поляриметрия классической Ае звезды Хербига VV Ser // Астрономический Журнал. - 2001.-Т. 78, № 1.- С.60-70.

4. Гринин В.П., Шаховской Д.Н., Шенаврин В.И., Ростопчина А.Н., Тамбовцева Л.В. Наблюдения уникального минимума RR Tau в оптической и ближней инфракрасной областях спектра // Астрономический журнал. - 2002.- T. 19, № 8.- С.715-725.

5. Шаховской Д.Н., Гринин В.П., Ростопчина А.Н. Фотополяриметрическая активность RZ Psc// Астрономический Журнал.--2003 - Т.80-№7,стр. 631-637

6. Шаховской Д.Н., Шулов О.С., Копацкая Е.Н. Обнаружение круговой поляризации у звезды Ае Хербига WW Vul // Письма в АЖ.- 2001.-Т. 27, С.438-441

7. Шаховской Д.Н., Аномальное поведение линейной поляризации WW Vul// Астрофизика.--2002.-Т. 45 № 4.- С. 519-525

Аннотация

Шаховской Д.Н Структура протопланетных дисков по данным фотополяриметрического мониторинга молодых звезд. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидиата физико-математических наук по специальности 01.03.02 - Астрофизика, радиоастрономия. Одесский национальный университет, Одесса , 2004.

В диссертации представлены наблюдения, полученные в ходе программы фотополяриметрического мониторинга молодых звезд с протопланетными дисками. Проведен анализ наблюдений с целью определения по ним характеристик и структуры дисков. Изложена методика оценки характеристик протопланетных дисков на базе определенных из таких наблюдений параметров рассеянного дисками излучения с помощью численных моделей многократного рассеяния света в пылевых оболочках звезд.

Показано, что параметры рассеянного излучения дисков RR Tau и BM And могут быть представлены моделями с максимально приближенными к межзвездным параметрами пылевой смеси, формой оболочки в виде диска с конической поверхностью и углом раствора менее 30, оптической толщей диска в центральной плоскости ~1.

У CQ Tau подтверждено существование фотометрического цикла длительностью около 20 лет, найден второй цикл с периодом 1000 дней. Показано что с фазой 20-летнего цикла меняется характерный размер пылинок на луче зрения. Фотометрические циклы, видимо, связаны с наличием крупномасштабных неоднородностей в диске и возникают вследствие их орбитального вращения.

Представлены одновременные фотометрические наблюдения RR Tau в видимой и ИК областях. По их результатам показана существенная нестабильность внутренней зоны диска в зоне испарения пыли. Оценена волновая зависимость околозвездной экстинкции в диапазоне от 0.35 до 1.6 мкм, температура испарения пыли, масса облака, которое вызвало длительный минимум. Отношение массы облака к длительности минимума оказалось близким к оценкам темпа аккреции на Ае звезды Хербига.

По результатам анализа наблюдений RZ Psc, сделаны следующие выводы: звезда окружена сильно сплюснутой пылевой оболочкой (околозвездным диском), видимой "с ребра". По характеру переменности блеска, поведению показателей цвета в глубоких минимумах и характеристикам рассеянного излучения диска, RZ Psc не отличается от звезд типа UX Ori, которые являются молодыми объектами Отсутствие инфракрасного избытка и, одновременно, присутствие довольно мощного рассеянного излучения, свидетельствует о том, что между звездой и ее околозвездным диском существует полость, свободная от пыли. Полноe подобие характеристик диска RZ Psc дискам звезд типа UX Ori указывает на то, что наблюдаемые характеристики их дисков не являются следствием факторов, характерных для молодых звезд и отсутствующих у RZ Psc, таких как аккреция в диске.

Анализ круговой и линейной поляризации WW Vul показал, что в диске WW Vul наблюдается значительная степень выстроенности пилинок. Преобладающее направление выстраивания - короткими осями в плоскости диска. Степень выстроенности на луче зрения весьма переменна, что, видимо, отражает ее пространственную неоднородность. Наибольшую амплитуду имеет переменность с характерным временем около 15 лет, причем фотометрическая переменность с таким характерным временем отсутствует. В то же время, локальные усиления выстроености наблюдаются после некоторых минимумов блеска, что можно интерпретировать как наличие магнитных хвостов, аналогичных хвостам планетных магнитосфер и газовым хвостам комет, у пылевых облаков, вызывающих минимумы блеска.

Ключевые слова: протопланетные диски, фотометрия, поляризация, молодые звезды

Анотація

Шаховськой Д.Н Структура протопланетних дисків за даними фотополяриметричного моніторингу молодих зір. - Рукопис. Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата фізико-математичних наук за фахом 01.03.02. - Астрофізика, радіоастрономія. Одеський національний університет, Одеса, 2004.

У дисертації представлені спостереження, отримані в ході програми фотополяриметрического моніторингу молодих зірок із протопланетними дисками. Проведено аналіз спостережень з метою визначення характеристик і структури дисків.

Показано, що параметрі розсіяного випромінювання дисків RR Tau і BM And можуть бути представлені моделями з максимально наближеними до міжзоряних параметрами пилової суміші, формою оболонки у виді диска з конічною поверхнею і кутом розкриття менш 30, оптичною товщею диска в центральній площині ~1.

У CQ Tau підтверджене існування фотометричного циклу тривалістю близько 20 років, знайдений другий цикл із періодом 1000 днів. Показано що з фазою 20-літнього циклу змінюється характерний розмір порошин на промені зору.

Представлено одночасні фотометричні спостереження RR Tau у видимій і ИК областях. По їхніх результатах знайдена істотна нестабільність внутрішньої зони диска в зоні сублімації пилу. Оцінено хвильову залежність навколозоряної екстинкції в діапазоні від 0.35 до 1.6 мкм, температуру сублімації пилу, масу пилової хмари, що спричинила тривалий мінімум.

За результатами аналізу спостережень RZ Psc, зроблено таки висновки: зірка оточена сильно сплюсненою пиловою оболонкою (диском), видимої "з ребра". Відсутність інфрачервоного надлишку і, одночасно, присутність досить інтенсивного розсіяного випромінювання, свідчить про те, що між зорею і її навколозоряним диском існує порожнина, вільна від пилу.

Аналіз кругової і лінійної поляризації WW Vul показав, що в диску WW Vul спостерігається значний ступінь орієнтованості несферичних порошин. Переважний напрямок орієнтації - короткими осями в площині диска. Ступінь орієнтованості на промені зору дуже змінний, що, вірогідно, відбиває його просторову неоднорідність.

Ключові слова: Протопланетні диски, фотометрія, поляризація, молоді зорі.

Summary

D.N. Shakhovskoy. Structure of protoplanetary disks by the data of photo-polarimetric monitoring of Young Stellar Objects. - Manuscript. Candidate of Sciences (Physics and Mathematics). Thesis in 01.03.02. - Astrophysics, radioastronomy. - Odessa National University, Odessa, 2004.

Some results of the long-term photo-polarimetric monitoring of Young Stellar Objects (YSO) are presented. Analysis of these observations is carried out, in order to determine properties and structure of their protoplanetary disks.

Parameters of scattered radiation from the disks of RR Tau and BM And can be well fitted by multiple scattering models with dust properties similar to ISM dust, "conical" shape of the disk having opening angle <30, optical depth in the mid-plane about 1.

For CQ Tau a 20-years photometric cycle is confirmed, another new cycle is found with period of about 1000 days. Variations of dust grains size on the line of sight are discovered. They correlate with 20-year photometric cycle.

Results of simultaneous optical and NIR photometry of RR Tau are presented. Substantial instability of the inner edge of dust disk (near dust evaporation radius) is found. Dust evaporation temperature and the mass of dust cloud that caused unusually durable light minimum are estimated.

Polarimetric observations of RZ Psc showed that dust envelope of this object of unclear evolutionary status is disk-like, seen almost edge-on. Scattered light intensity and polarization are similar to that of UX Ori type stars. The absence of IR excess indicates existance of inner dust-free lobe in the disk.

Analysis of circular and linear polarization in WW Vul revealed high degree of non-spherical grains alignment in the disk. Dominating direction of alignment is short axes in the disk plane. Degree of alignment is rather variable, reflecting spatial variations of these parameter across the disk.

Key words: Young Stellar Objects, protoplanetary disks, photometry, polarimetry. Размещено на Allbest.ru