Фізико-хімічні характеристики групи зір галактичного диску з дефіцитом металів: зорі типу Волопаса і блакитні страглери поля

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ iм. І.І. МЕЧНИКОВА

УДК 524.3-85, 524.3-44,

524.33, 524.352, 524.38

ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУПИ ЗІР

ГАЛАКТИЧНОГО ДИСКУ З ДЕФІЦИТОМ МЕТАЛІВ: ЗОРІ ТИПУ ВОЛОПАСА І БЛАКИТНІ СТРАГЛЕРИ ПОЛЯ

Спеціальність 01.03.02 - астрофізика, paдіоacтрономiя

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фізико-математичних наук

ЧЕРНИШОВА ІРИНА ВАЛЕРІЇВНА

Одеса - 2004

АНОТАЦІЇ

Чернишова І.В. Фізико-хімічні характеристики групи зір галактичного диску з дефіцитом металів: зорі типу Волопаса і блакитні страглери поля. - Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.03.02 - астрофізика, радіоастрономія. - Одеський національний університет ім. І.І. Мечникова, Одеса, 2004.

Захищаються результати спектральних досліджень зір типу Волопаса і блакитних страглерів поля, опублікованих в 16 наукових роботах. На основі методу моделей атмосфер в наближенні ЛТР було досліджено 53 зорі. Виявилося, що головний компонент візуально-подвійної VW Овна належить до типу Волопаса, в той час як другий компонент є звичайним F карликом з вмістом елементів, близьким до сонячного. Були уточнені і доповнені дані про параметри атмосфер і вміст елементів у 8 дійсних зір типу Волопаса. З'ясувалося, що з 20 кандидатів у зорі типу Волопаса 9 дійсно належать цій групі, 5 зір показують дефіцит металів, але необхідне додаткове дослідження C, N, O елементів, 6 зір можуть бути виключені з групи зір типу Волопаса. Вперше було досліджено 19 кандидатів в блакитні страглери поля, класифікованих за фотометрією. З'ясувалося, що це зорі з нормальним хімічним складом або помірним дефіцитом елементів. Імовірно, що вони не мають загальної природи з блакитними страглерами скупчень, а є звичайними F зорями, вміст елементів яких відображає хімічний склад місць їх народження. Можливо, 5 з них належать до зір типу Волопаса. Для тестування методики було також досліджено 4 зорі з хімічним складом, близьким до сонячного.

Ключові слова: зорі типу Волопаса, блакитні страглери поля, хімічний склад, еволюція, Галактика

Чернышова И.В. Физико-химические характеристики группы звезд галактического диска с дефицитом металлов: звезды типа Волопаса и голубые страглеры поля. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.03.02 - астрофизика, радиоастрономия. Одесский национальный университет им. И.И. Мечникова, Одесса, 2004.

Защищаются результаты спектральных исследований звезд типа Волопаса и кандидатов в голубые страглеры поля, опубликованные в 16 научных работах. Всего было исследовано 53 звезды. Использовался спектральный материал, полученный на 6м телескопе САО РАН (спектрометр "Рысь" и ОЗСП), 1.52м телескопе обсерватории Верхнего Прованса во Франции (спектрометр AURELLIE), на 1.8м обсерватории Асьяго в Италии (Эшелле спектрометр), 1.6м телескопе обсерватории OPD/LNA в Бразилии (Куде), 2.1м телескопе обсерватории МакДональд в Техасе (Сандифорд Эшелле) и 0.9м телескопе обсерватории Kит Пик в Аризоне (Куде). Предварительная работа со спектрами по обработке изображений, построению континуума, определению эквивалентных ширин линий и др. осуществлялась при помощи программного пакета DECH20. Расчет параметров атмосфер и химического состава программных звезд осуществлялся методом моделей атмосфер в приближении ЛТР с использованием спектральных и фотометрических данных. При этом использовались программы WIDTH и STARSP, которые позволяют рассчитывать химический состав атмосфер звезд и синтетические спектры.

Исследование визуально-двойной VW Овна показало, что первичный компонент является звездой типа Волопаса, в то время как вторичный компонент - обычный F карлик с содержанием элементов, близким к солнечному. При этом VW Овна А является широко известной звездой типа Щита, а В компонент не является переменной. VW Овна является единственной визуально-двойной системой со звездой типа Волопаса.

Были уточнены и дополнены данные о параметрах атмосфер и содержаниях элементов у 8 действительных звезд типа Волопаса. Выяснилось, что из 20 кандидатов в звезды типа Волопаса 9 действительно принадлежат этой группе, 5 звезд показывают дефицит металлов, но необходимо дополнительное исследование C, N, O элементов, 6 звезд могут быть исключены из группы звезд типа Волопаса. 7 из 17 действительных звезд типа Волопаса являются звездами типа Щита.

Впервые было исследовано 19 кандидатов в голубые страглеры поля, классифицированных по фотометрии. Выяснилось, что это звезды с нормальным либо умеренным дефицитом металлов. Предположено, что они не имеют общей природы с голубыми страглерами скоплений, а звезды спектрального класса F, содержания элементов которых отражают химический состав мест их рождения. Возможно, 5 из них принадлежат к звездам типа Волопаса. Для тестирования методики было также исследовано 4 звезды с химическим составом, близким к солнечному.

Ключевые слова: звезды типа Волопаса, голубые страглеры поля, химический состав, эволюция, Галактика.

Chernyshova I.V. Physico-chemical characteristics of the group of galactic disk stars with metal deficiency: the Bootis type stars and field blue stragglers. - Manuscript. The dissertation for obtaining the scientific degree of the Candidate of Sciences (Physics and Mathematics) on speciality 01.03.02 - astrophysics, radioastronomy. Odessa national university, Odessa, 2004.

The results of spectral investigations of the Bootis type stars and field blue stragglers published in 16 scientific works are defended. On the basis of a method of models of atmospheres in LTE approximation 53 stars were investigated. The detailed spectroscopic analysis of the visual-binary star VW Arietis has shown that the primary component is a Bootis type star, while the secondary component is a normal F dwarf. The data on parameters of atmospheres and abundances of elements of 8 confirmed Bootis type stars were specified and supplemented. It was found out that from 20 candidates in Bootis type stars 9 do really belong to this group, 5 stars show the metal deficiency, but additional analysis of C, N, O elements is necessary, 6 stars can be definitely excluded from the group of Bootis type stars. 19 candidates in the field blue stragglers classified photometrically were investigated. It was found out that they are the stars with normal abundances or moderate metal deficiency. It was supposed, that they have no common nature with the blue stragglers in the clusters. They are usual F stars and their abundances reflect the chemical composition of their birth places. Probably 5 of them belong to the Bootis type stars. For the testing technique were also investigated was also investigated 4 stars with the chemical abundances close to solar.

Key words: Bootis type stars, field blue stragglers, abundances, evolution, Galaxy

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в НДІ “Астрономічна обсерваторія” Одеського національного університету ім. І.І. Мечникова.

Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, доцент Андрієвській Сергій Михайлович, Одеський національний університет ім. І.І. Мечникова, доцент кафедри астрономії.

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Павленко Яків Володимирович, Головна астрономічна обсерваторія НАН України, провідний науковий співробітник;

кандидат фізико-математичних наук, доцент Цимбал Вадим Вячеславович, Таврійський національний університет ім. В.І. Вернадського, доцент кафедри астрономії і методики фізики.

Провідна установа: НДІ “Кримська астрофізична обсерваторія” Міністерства освіти і науки України, с. Наукове, Крим.

Захист дисертації відбудеться "19" березня 2004 р. о 14.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 41.051.04 при Одеському національному університеті ім. І.І. Мечникова: 65026, м. Одеса, вул. Дворянська 2, Велика фізична аудиторія.

3 дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Одеського національного університету (вул. Преображенська, 24).

Автореферат розісланий "13" лютого 2004 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради доктор фіз.-мат. наук Каім С.Д.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Спектральне дослідження незвичайних типів зір має велике значення для розуміння фізичних процесів, що відбуваються в них, та їхньої еволюції. Незважаючи на значний інтерес з боку дослідників, до цього часу природа блакитних страглерів поля і зір типу Волопаса однозначно не з'ясована.

Зорі типу Волопаса належать до одного з типів хімічно-пекулярних зір. Основна особливість цих зір - аномальний хімічний склад їхніх атмосфер: значний дефіцит деяких хімічних елементів (Mg, Ca, Tі, Fe і ін.) при практично нормальному вмісті елементів C, N, O і S. Зорі типу Волопаса мають низькі просторові швидкості, пекулярні або нормальні профілі ліній водню, слабке магнітне поле, помірні або великі проекції швидкості обертання. Деякі з них мають інфрачервоні надлишки, навколозоряні оболонки, що виявляються через присутність вузьких навколозоряних компонентів лінії Ca ІІ K, а також широкі абсорбційні лінії в ультрафіолетовому діапазоні.

Результатом нечітких уявлень про природу зір типу Волопаса є існування декількох різних гіпотез про їхнє походження й вік:

1) це дуже молоді зорі, які ще не досягли головної послідовності;

2) це карлики на проміжній стадії своєї еволюції на головній послідовності, які мають вік 10⁷_10⁹ років;

3) це продукт злиття компонентів систем типу W Великої Ведмедиці.

Блакитні страглери знайдені у всіх зоряних популяціях: у галактичному полі, у розсіяних скупченнях I типу населення молодого і старого диску, у кульових скупченнях гало II типу населення і в карликових галактиках. На діаграмі Герцшпрунга-Рессела для зоряних скупчень ці зорі лежать над точкою повороту головної послідовності, в області, з якої поодинокі нормальні зорі їхнього віку вже перейшли до гілки гігантів. Ці загадкові зорі лежать на продовженні головної послідовності, вище і лівіше точки повороту і виявляють відставання у своєму еволюційному розвитку. Вони як би "відбилися" від інших зір у процесі еволюції, за що їх назвали "блакитними страглерами" (blue stragglers).

Можливо блакитних страглерів у галактичному полі досить багато, однак ми не в змозі відрізнити їх від нормальних зір тому, що нам невідомий їхній вік. Як критерій віку можна використовувати металічність зорі. Бідна металами зоря не могла утворитися в галактичному полі пізніше ніж (5-7)10⁹ років тому. За цей час усі зорі, масивніші за Сонце, давно проеволюціонували і перейшли з головної послідовності у область червоних гігантів. Якщо знайдется зоря, масивніша за Сонце, що має дефіцит металів, вона може бути блакитним страглером. Цим методом було виявлено близько 180 кандидатів у блакитні страглери поля серед F-зір V класу світності (Ольсен [1], [2]). Як індикатор дефіциту металів використовувався параметр m₁, системи uvby. Ці зорі на діаграмі c₁, b_y лежать на головній послідовності разом із зорями нормального хімічного складу, однак на діаграмі (m₁, b-y) вони показують відхилення, що відповідають вмісту заліза [Fе/Н] від -0.3 до -0.7. Такі зорі не можуть бути нормальними субкарликами, тому що на діаграмі Герцшпрунга-Рессела вони розташовані вище точки повороту.

За своїми спектральним властивостям деякі блакитні страглери поля нагадують зорі типу Волопаса. Можна припустити, що блакитні страглери поля раннього спектрального класу F є продовженням зір типу Волопаса до більш низьких температур. Тому, іймовірний зв'язок між блакитними страглерами поля і зорями типу Волопаса вимагає ретельного дослідження й аналізу атмосфер якомога більшої кількості зір кожної групи.

Створення реалістичних теорій, що пояснюють феномен зір типу Волопаса і блакитних страглерів поля, у значній мірі залежить від повноти наших знань про хімічний склад цих об'єктів. Сьогодні ми маємо лише фрагментарні дані для окремих зір, визначені різними авторами, часто з використанням різних методів спектрального аналізу.

Мета й задачі дослідження. Головною метою дисертаційної роботи було систематичне дослідження хімічного складу атмосфер зір типу Волопаса і блакитних страглерів поля. Для її досягнення необхідно:

1) виконати спектральні спостереження максимальної кількості зір типу Волопаса і блакитних страглерів поля з високим спектральним розділенням і відношенням сигнал/шум;

2) використовуючи результати багатоколірної фотометрії й отриманий спектральний матеріал, визначити параметри атмосфер і хімічний склад цих зір;

3) проаналізувати отримані результати і порівняти їх з основними положеннями теорії зоряної еволюції.

Зв'язок з науковими програмами, планами та темами. Дисертаційна робота виконувалась на кафедрі астрономії і у НДІ “Астрономічна обсерваторія” Одеського національного університету імені І.І. Мечникова і її тема входить до наукових напрямків тем №585 (номер держреєстрації 0195U023595) “Дослідження фізичних особливостей зір на окремих, унікальних етапах розвитку” (1995-1997 роки), “Chemical evolution of the early Galaxy: blue straggler phenomenon” (1994-1995, European Southern Observatory, C&EE Programme), №779 (номер держреєстрації 0198U002682) “Дослідження пульсуючих надгігантів” (1998-2000 роки), №308 (номер держреєстрації 0101U001418) “Вивчення фізико-хімічних властивостей пульсуючих зір та дослідження структури й еволюції Галактики” (2001-2003 роки).

Методи досліджень. Робота базується на методиці, що прийнята в усьому світі, з застосуванням найсучасніших засобів спостережної астрофізики, комп'ютерного моделювання зоряних атмосфер і спектрального синтезу. Для аналізу спостережуваних спектрів зір використовувалися програми UTILS, DECH20, STARSP, які дозволяють швидко і якісно досліджувати спектри і отримувати дані для вивчення хімічного вмісту атмосфер зір і розраховувати синтетичні спектри.

Наукова новизна: спектральний зірка страглер атмосфера

1. Визначені параметри атмосфер і вміст хімічних елементів для 19 блакитних страглерів галактичного поля. Уперше встановлено, що вони мають нормальний вміст або помірний дефіцит металів, що відображає властивості середовища, в якому вони сформувалися. Показано, що 2 з них, можливо, є низькотемпературними зорями типу Волопаса, в той час як для 3 інших кандидатів у цю групу потрібне більш детальне дослідження C, N, O елементів.

2. Уперше були визначені параметри атмосфер і вміст хімічних елементів у 20 кандидатів у зорі типу Волопаса, 9 з яких дійсно належать до цієї групи, 5 зір показують дефіцит металів, але потребують додаткового дослідження C, N, O елементів, 6 зір можуть бути рішуче виключені з групи зір типу Волопаса. Уточнені параметри атмосфер і хімічний склад 8 дійсних зір типу Волопаса і визначено вміст деяких, раніше не досліджуваних елементів.

3. Уперше був проведений детальний спектральний аналіз незвичайної візуально-подвійної зорі VW Ari. На основі дослідження її хімічного складу був зроблений висновок про належність А компоненту цієї системи до зір типу Волопаса.

Практичне значення одержаних результатів. Результати дисертаційної роботи мають практичне та теоретичне значення, через те що робота зроблена по єдиній методиці, прийнятій на даний час в усьому світі, із застосуванням найсучасніших засобів спостережної астрономії і комп'ютерного моделювання. Однорідність і надійність отриманих даних для досить великої кількості зір повинні сприяти поглибленню наших уявлень про природу цих об'єктів і перевірці та вдосконаленню гіпотез, що пояснюють їх походження. Робота є актуальною і важливою тому, що, не зважаючи на великий інтерес з боку фахівців протягом багатьох років, до цього часу мало робіт було присвячено детальному спектральному дослідженню зір типу Волопаса і блакитних страглерів поля. Результати можуть бути використані для подальшого вивчення атмосфер об'єктів цих груп іншими дослідниками.

Особистий внесок здобувача. Здобувач брала участь у більшості етапів роботи від постановки задачі, обговорення методики дослідження і обробки спектрального матеріалу до формулювання висновків і публікації результатів спільно з науковим керівником доктором фіз.-мат. наук Андрієвським С.М., з невеликим додатком з боку інших співавторів. Здобувач визначила параметри атмосфер і хімічний склад 80% зір, аналіз яких наведено у роботі. Здобувачем була виконана обробка спектрограм ([1], [2]). Для роботи з синтетичними спектрами зір типу Волопаса знайдені сонячні значення log gf багатьох ліній досліджуваного діапазону ([5], [9]). Був виконаний аналіз хімічного складу і параметрів атмосфер більшості програмних зір у роботах [1], [2], [5], [9], [12], [13], [15]. Обговорення результатів спільно з співавторами, додаток до статей і їх корекція ([1], [2], [3],[5],[9],[13]). У роботі [4] здобувачу належить постановка задачі про належність головного компонента VW Овна до зір типу Волопаса та її розв'язання, обговорення результатів і текст статті написаний здобувачем спільно з науковим керівником. Текст статті [15] написаний здобувачем, запропоновано ідеї з подальшого дослідження зір типу Волопаса. У роботі [16] здобувачем був виконаний аналіз хімічного складу і параметрів атмосфер BD Phe. Роботи [6-8,10,11,14] виконані самостійно.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації доповідались здобувачем особисто на вітчизняних і міжнародних конференціях та наукових семінарах:

Літній Ватиканській школі молодих астрономів світу (м. Кастель Гандолфо, Італія, 1995 р.).

Міжнародному астрономічному таборі (с. Гарманець, Словаччина, 1995 р.).

Конференції Європейської робочої групи з хімічно-пекулярних зір (м. Відень, Австрія, 1997 р.).

Нараді “Фізика зоряних атмосфер. Хімічно-пекулярні зорі” (с. Науковий, Крим, 1998 р.).

Міжнародному симпозіумі з астрофізичних досліджень та наукової освіти Ватиканської обсерваторії (м. Кастель Гандолфо, Італія, 1998 р.).

Конференції Південноєвропейської обсерваторії “Хімічна еволюція від нуля до великого червоного зміщення” (с. Гархінг, Мюнхен, Німеччина, 1998 р.).

II Науковій конференції пам'яті Б.Т. Бабія “Вибрані питання астрономії та астрофізики” (м. Львів, 1998 р.).

Міжнародній науковій конференції пам'яті Дж. Гамова (м. Одеса, 1999 р.).

33-ому симпозіумі Європейського космічного агенства "Зоретворення від малих до великих масштабів" (с. Нордвайк, Голландія, 1999 р.).

Європейській Зимовій школі "Спостереження з VLTI" (c. ЛеЗуш, Франція, 2002 р.).

Щорічних звітних конференціях професорсько-викладацького складу Одеського національного університету ім. І.І. Мечникова (2000-2002 рр.)

Міжнародній науковій конференції "Хімічна і динамічна еволюція зір і галактик" (м. Одеса, 2002 р.).

Міжнародній Гамівській Літній школі молодих астрономів (м. Одеса, 2002 р.).

Засіданнях кафедри астрономії і наукових семінарах НДІ “Астрономічна обсерваторія” Одеського національного університету ім. І.І. Мечникова (1994-2003 рр.).

12й міжнародній конференції Європейського Астрономічного товариства (м. Будапешт, Угорщина 2003).

Публікації. У різних журналах за темою дисертації опубліковано 9 статей, з яких 2 без співавторів. Усього за темою дисертації опубліковано 16 робіт, з яких 6 - без співавторів.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, переліку умовних скорочень, 4 розділів, висновків та списку використаних джерел, який містить 108 найменувань. Загальний обсяг дисертаційної роботи становить 110 сторінок, включаючи 36 малюнків і 32 таблиці.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У Вступі обгрунтовано актуальність теми досліждення зір типу Волопаса і блакитних страглерів поля, подано основні положення, що виносяться на захист, визначено мету роботи і способи її досягнення, відображено новизну і практичне значення одержаних результатів, перелічено конференції, на яких доповідалися результати та список публікацій за темою дисертації.

Першій розділ присвячений огляду наукових праць, у яких відображено загальний стан проблеми. Відзначено, що з часу відкриття зір типу Волопаса і блакитних страглерів минуло більш ніж 50 років, однак до теперішнього часу ще не зрозумілий механізм їх утворення.

У розділі 1.1 дається визначення, що таке блакитнi страглери і які особливості відрізняють їх від інших зір скупчень. Блакитнi страглери можуть бути виявлені в будь-яких зоряних системах з відомим віком, і їх знаходять в галактичному полі, в розсіяних скупченнях різного віку (населення I, молодий диск, старий диск), в кульових скупченнях (населення II, гало) і в карликових галактиках. Розглянуто 4 найбільш відомі гіпотези: 1) обмін речовиною в подвійних системах; 2) ефект зоряного злиття в тісних подвійних системах внаслідок втрати кутового моменту; 3) додаткове внутрішнє перемішування і збагачення зоряного ядра свіжим водневим паливом; 4) зіткнення і злиття одиночних, або подвійних зір. Передбачалося, що деякі карлики гало з показниками кольору меншими, ніж у точці повороту кульових скупчень ((B-V)₀=0.36), але зі значним дефіцитом металів, мають спільну природу з блакитними страглерами скупчень. Можливо, це блакитні страглери, що потрапили в поле після розпаду деяких кульових скупчень. Було виявлено декілька таких зір серед А-F карликів, частина з яких знаходиться в сонячній околиці. Щоб не переплутати їх із зорями типу Волопаса, використовувався кінематичний критерій - великі просторові або променеві швидкості. У процесі пошуку нових кандидатів за допомогою класифікаційної фотометрії було відібрано 180 кандидатів у блакитні страглери поля (Ольсен [1], [2]). Нами було досліджено 19 зір з цього списку.

У розділі 1.2 дається визначення зір типу Волопаса. Це невелика група хімічно пекулярних зір, яка складає всього 2% від загальної кількості А зір. Це зорі спектральних класів від пізніх В до ранніх F, V і IV класів світності, І типу населення, у яких вміст С, N, О, S елементів близький до сонячного, в той час як вмісти інших металів свідчать про дефіцит. Вони мають великі швидкості обертання, пекулярні або нормальні профілі ліній водню, інфрачервоні надлишки і широкі абсорбційні лінії в ультрафіолетовому діапазоні. Деякі з них є змінними типу Щита. Наведено 5 найбільш відомих списків зір і кандидатів у зорі типу Волопаса. Однак їх характеристики варіюються від зорі до зорі. Наприклад, не всі зорі показують ознаки наявності навколозоряних оболонок і інфрачервоні надлишки, вмісти елементів виявляють значний розкид від зорі до зорі. Наведено 4 гіпотези, що пояснюють природу зір типу Волопаса: 1) гіпотеза дифузії атомів/втрати маси; 2) гіпотеза дифузії/аккреції; 3) гіпотеза контактних подвійних систем; 4) гіпотеза спектрально-подвійних. А також гіпотезу про появу пекулярного вмісту елементів після проходження зорею з нормальним хімічним складом через хмару пилу і газу. До цього часу було опубліковано декілька визначень вмісту елементів, однак ці результати є неоднорідними внаслідок застосування різних методик. Тому виникла необхідність спектрального дослідження якомога більшої кількості зір на основі єдиної методики.

У розділі 1.3 дається інформація про візуально-подвійну систему VW Овна. Показано, що її головний компонент є зорею спектрального класу А, широко досліджуваною фотометричними методами змінною типу Щита, яка має дефіцит металів і велику швидкість обертання. У той час В компонент є нормальним карликом класу F, незмінним і з невеликою швидкістю обертання. Була поставлена задача дослідити спектри компонентів VW Овна і, надалі, виникла ідея перевірки належності основного компонента до групи зір типу Волопаса.

У Другому розділі роботи проаналізовано спектральні спостереження і методи дослідження спектрів.

Спектральні спостереження були отримані на 6м телескопі Спеціальної Астрофізичної Обсерваторії Російської Академії Наук за допомогою Основного Зоряного Спектрографа (ОЗСП) та ешеле-спектрометра "Рись" (/=24000). Інформація про ці спостереження наведена у розділі 2.1.1. Обробка ешеле-зображень проводилась за допомогою пакету програм UTILS та DECH20, описані основні етапи такої обробки.

У розділі 2.1.2 дається інформація про спостереження, які були одержані на 1.52м телескопі Обсерваторії Верхнього Провансу у Франції (Observatoire de Haute-Provence) за допомогою спектрографа AURELIE (/=11000-25000). Робота зі спектрами проводилася за допомогою програми DECH20.

Інформація про спектри, отримані на обсерваторіях Асьяго, Піку дос Диас, Кітт Пік, Південної Африки і МакДональд, наведена у розділі 2.1.3.

Усього було отримано і проаналізовано 103 спектри 53 об'єктів, серед яких: 10 фотографічних спектрів, 39 CCD-спектрів, 54 ретікон спектри. Загальні відомості про об'єкти програми наводяться у табл. 2.1-2.5 дисертації.

У розділі 2.2 наведені фрагменти спектрів блакитних страглерів поля (розділ 2.2.1), компонентів візуально-подвійної системи VW Овна (розділ 2.2.2) і дійсних зір типу Волопаса (розділ 2.2.3). Зазначено, що декілька блакитних страглерів поля мають досить велику швидкість обертання, а інші - помірну або невелику.

У розділі 2.3 наведена методика аналізу спектрів програмних зір. Спектри зір було проаналізовано за допомогою метода моделей зоряних атмосфер з використанням сіток моделей Куруца, розрахованих у плоскопаралельному наближенні та локальної термодинамічної рівноваги. Знаходження параметрів атмосфер і розрахунок хімічного складу виконувалися за допомогою програм WIDTH6 і WIDTH9, а розрахунок синтетичних спектрів зір за допомогою програми STARSP. Наведено декілька методик визначення параметрів атмосфер (Т_еф, lg g, V_турб), які використовувалися при дослідженні. Розглянуті похибки визначення хімічного складу, пов'язані з силами осциляторів і іншими атомними даними, методом моделей атмосфер, відхиленнями від локальної термодинамічної рівноваги, та інші.

У Третьому розділі дисертації розглянуті результати дослідження програмних зір, параметрів їх атмосфер і хімічного складу.

У розділі 3.1 наведено всі етапи визначення параметрів атмосфер і хімічного складу кандидатів у блакитні страглери поля. Отримані результати оцінки температури: за фотометричними індексами, за профілями ліній водню (таблиця 3.1) і за умови, що лінії заліза з великою і малою еквівалентними ширинами показують однаковий вміст. Параметри атмосфер наведені у таблиці 3.2, а хімічний склад - у таблицях 3.3-3.8. Наведені джерела використаних сил осциляторів. Варіації вмісту елементів в залежності від параметрів використаної моделі наведені в таблиці 3.9. Розглянуто способи застосування програм WIDTH і STARSP (в тому числі і підпрограми BINARY). Для тестування методики був досліджений нормальний F карлик HD89449, хімічний склад і параметри атмосфер якого добре відомі.

Всі етапи знаходження параметрів атмосфер і визначення хімічного складу компонентів візуально-подвійної системи VW Овна наведено у розділі 3.2: оцiнка температури за фотометричними індексами і спектральними профілями ліній водню. Для В компонента оцінка температури виконана за умови, що лінії заліза з великою і малою еквівалентною ширинами показують однаковий вміст. Отримані значення порівнювалися з даними інших авторів. Для тестування використаної методики був визначений вміст хімічних елементів у Проціона ( Малого Пса), як однієї з найбільш досліджених зір. Отримані параметри атмосфер і вміст хімічних елементів знаходяться у згоді з даними інших авторами, що говорить про ефективність використаної методики. Для тестування методики, ми також визначили хімічний склад Сонця з використаними нами силами осцилляторів і сіткою моделей атмосфер. Розглянуто корректність застосування програм WIDTH і STARSP. Знайдені параметри атмосфер компонентів візуально-подвійної системи VW Овна і Проціона наведено у таблиці 3.11, а вміст хімічних елементів - у таблицях 3.12-3.14. Варіації вмісту елементів в залежності від параметрів атмосфер використаної моделі наведені в таблиці 3.15.

У розділі 3.3 розглянуто етапи дослідження дійсних зір типу Волопаса за допомогою методики розрахунку синтетичного спектра і програми STARSP. Спочатку була поставлена задача виявити типовий розподіл вмісту елементів в атмосферах найбільш вивчених зір типу Волопаса, щоб надалі класифікувати ще недосліджених кандидатів в цю групу. Для цього було відібрано 8 зір: Волопаса, 29 Лебедя, ¹ Оріона, 15 Андромеди, BD Фенікса, HR8203, HR6162, HD142994. Їх параметри атмосфер наведено у таблиці 3.16, а вміст хімічних елементів - у таблиці 3.18 і на малюнку 3.3. Ефективна температура і прискорення сили тяжіння оцінювалися за фотометричними калібровками. Оскільки ці зорі типу Волопаса мають великі швидкості обертання і пекулярні профілі ліній водню, неможливо було оцінити температуру по цих профілях, або за умови, що лінії заліза з великою і малою еквівалентною ширинами показують однаковий вміст. При розрахунку синтетичного спектра враховувався інструментальний профіль і швидкість обертання.

У розділі 3.4 наведено етапи дослідження 20 кандидатів до групи зір типу Волопаса за допомогою методики розрахунку синтетичного спектра і програми STARSP. Параметри атмосфер компонентів наведено у таблиці 3.19, а вміст хімічних елементів у таблицях 3.20-3.24. Ефективна температура і прискорення сили тяжіння оцінювалися по фотометричним калібровкам Стремгренівської і Женевської систем. Використовувалися сили осциляторів бази даних VALD. Для тестування нашої методики, були відібрані А зорі з нормальним вмістом елементів HD110379 і HD135379, хімічний склад і параметри атмосфер яких добре вивчені. Був детально досліджений хімічний склад HD84123 за двома різними методиками, щоб встановити відмінності і похибки, які виникають при порівнянні результатів різних авторів.

У Четвертому розділі розглянуто отримані результати.

У розділі 4.1 проаналізовано результати дослідження блакитних страглерів поля і зір типу Волопаса. Аналіз отриманного хімічного складу дав можливість довести приналежність 9 зір до групи типу Волопаса (малюнок 4.11), а також спростувати належність 5 зір до цього типу. На малюнку 4.12 наведено розподіл елементів, перевірка належності яких до зір типу Волопаса потребує додаткового дослідження C, N, O елементів. Ми визначили компоненти U, V, W просторових швидкостей для кандидатів у блакитні страглери поля. З'ясувалося, що всі вони мають невеликі просторові швидкості, що більш ріднить їх із зорями типу Волопаса, ніж з блакитними страглерами поля. Досліджені кандидати в блакитні страглери поля - це зорі з нормальним вмістом або помірним дефіцитом металів (малюнок 4.1). Імовірно, що вони не мають спільного походження з блакитними страглерами скупчень, а являють собою звичайні F зорі, вміст елементів яких відображає хімічний склад місць їх народження. Можливо, 5 з них належать до зір типу Волопаса. На малюнку 4.11 показано положення кандидатів в блакитні страглери поля в полярній системі координат відносно Сонця. Вони знаходяться, в середньому, на відстані 50-150 пк, що підкреслює факт, що дана група це ефект фотометричної селекції (дивись також малюнки 4.3, 4.5). На малюнках 4.14-4.25 наведено розподіл вмісту [Х/Fe] для С, О, Na, Mg, Si, S, Ca, Ti, Sc, Cr, Ni, Ba відносно вмісту [Fe/Н]. Показано, що різниці між вмістом елементів C, O, S і заліза збільшуються із зменшенням вмісту заліза для усіх програмних зір.

У розділі 4.2 показано, що А компонент візуально-подвійної системи VW Овна належить до групи зір типу Волопаса. На малюнку 4.26 наведено порівняння хімічного складу VW Овна А, кандидатів у блакитнi страглери поля і зір типу Волопаса. VW Овна А показує типовий розподіл вмісту елементів в атмосферах зір типу Волопаса. На малюнку 4.27 також показано, що VW Овна А знаходиться на (b-y)-m₁-c₁ діаграмах в області зір типу Волопаса. Звідси ми можемо стверджувати, що вона теж належить до зір цього типу.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ТА ВИСНОВКИ

1. Отримано результати спектрального дослідження 19 блакитних страглерів поля, 8 дійсних зір типу Волопаса і 20 кандидатів до цієї групи: параметри атмосфер (ефективні температури, прискорення сили тяжіння, мікротурбулентні швидкості, значення v sin i) і вміст хімічних елементів від С до Ba. Для більшості програмних зір таке спектральне дослідження було проведено вперше.

2. Досліджено 19 кандидатів у блакитні страглери поля (один з яких є спектрально-подвійною зорею) показують, що це зорі з нормальним або помірним дефіцитом металів. Імовірно, що хімічний вміст цих зір відображає вміст середовища їх народження, але не має доказів, що вони належать до зір з продовженою еволюцією, якими є блакитні страглери. Але не виключено, що 5 зір цієї групи можуть належати до зір типу Волопаса.

3. Вперше було проведено спектральне дослідження візуально-подвійної системи VW Овна. Доведена належність головного компонента до зір типу Волопаса.

4. Уточнені та доповнені параметри атмосфер і вміст C, O елементів та інших металів в атмосферах дійсних зір типу Волопаса. Дослідження 20 кандидатів до зір типу Волопаса довело належність 9 зір до типу Волопаса, для 6 зір необхідні додаткові спостереження для остаточного віднесення до цієї групи і 5 зір було одназначно виключено з цього класу.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНІ В РОБОТАХ

Andrievsky S.M., Chernyshova I.V., Ivashchenko O.V. Spectral investigation of galactic field blue stragglers // Astron. Astrophys. - 1995. - Vol. 297. - P. 356-358.

Andrievsky S.M., Chernyshova I.V., Usenko І.А., Kovtyukh V.V., Panchuk V.E., Galazutdinov G.A. The remarkable visual binary system VW Arietis: Chemical composition of its components // Publ. Astron. Soc. Pacific. - 1995. - Vol. 107. - P. 219224.

Andrievsky S.M., Chernyshova I.V., Kovtyukh V.V. The chemical composition of the field blue stragglers // Astron. Astrophys. - 1996. - Vol. 310. - P. 277285.

Chernyshova I.V., Andrievsky S.M., Kovtyukh V.V. and Mkrtichian D.E. The unusual A-star VW Ari: chemical composition revisited // Contrib. Astron. Obs. Skalnat Pleso. - 1998. - Vol. 27. - P. 332334.

Andrievsky S.M, Chernyshova I.V., Klochkova V.G., Panchuk V.E. Aссurate LTE abundances for some Boo stars // Contrib. Astron. Obs. Skalnat Pleso. 1998. - Vol. 27. - P. 446448.

Chernyshova I.V. Spectral investigation of spectral binary metal-deficient star HD153847 // Зб. матеріал. II наук. конф. “Вибрані питання астрономії та астрофізики”. - Львів. - 1998. - P. 201-202.

Chernyshova I.V. Spectral investigation of stars on unusual stages of their evolution: field blue stragglers and Bootis type stars // International Symposium on Astrophysics Research and Science Education (ed. C.D. Impey). Vatican Observatory. - 1999. - P. 119123.

Chernyshova I.V. Field blue stragglers: the chemical composition revisited // Chemical Evolution from Zero to High Redshift. ESO Conf. And Workshop Proc. (eds. J.R. Walsh and M.R. Rosa). - Garching (Germany). - 1999. - P. 63.

Paunzen E, Andrievsky S.M., Chernyshova I.V., Klochkova V.G., Panchuk V.E., Handler G. Accurate LTE abundances of seven well established Bootis stars // Astron. Astrophys. - 1999. - Vol. 351. - P. 981984.

Chernyshova I.V. Spectral investigation of field blue stragglers // Odessa Astron. Publ. - 1999. - Vol. 12. - P. 184186.

Chernyshova I.V. Spectral investigation of stars on the unusual stage of their evolution: field blue stragglers and Bootis type stars // Proc. 33rd ESLAB Symp. "Star formation from the small to the large scale", ESTEC, Noordwijk, 2-5 November 1999 (ESA SP-445, June 2000, F. Favata, A.A. Kaas & Wilson eds.). - P. 343346.

Iliev I.Kh.; Paunzen E.; Barzova I.; Andrievsky S.M.; Chernyshova I.V.; Kamp I. On the Orbital Periods of Two Bona-fide Bootis Stars HD 64491 and HD 141851 // Inf. Bull. Var. Stars. - 2001. - Vol. 5178. - P. 1-3.

Andrievsky S.M., Chernyshova I.V., Paunzen E., Weiss W.W., Korotin S.A., Beletsky Yu.V., Handler G., Heiter U., Korotina L., Stutz C., Weber M. The elemental abundance pattern of twenty lambda Bootis candidate stars // Astron. Astrophys. - 2002. - Vol. 396. - P. 641-648.

Chernyshova I.V. Chemical abundances and evolutionary status of some Bootis type stars and FBSwl // Odessa Astron. Publ. - 2002. - Vol. 15. - P. 16-17.

Chernyshova I.V., Andrievsky S.M., Weiss W.W., Paunzen E., Korotin S.A., Beletsky Yu.V., Heiter U., Handler G., Weber M. Spectral investigations of new candidates to Bootis type stars // Observing with the VLTI (eds. G. Perrin, F. Malbet). - EAS Publications Series. - 2003. - Vol. 6. - P. 271272.

Koen C., Paunzen E., van Wyk F., Marang F., Chernyshova I.V., Andrievsky S.M. The pulsational characteristics of the lambda Bootis type star BD Phe (HD 11413) // Mon. Not. Roy. Astron. Soc. - 2003. - Vol. 338. - P. 931-938.

Список використаних джерел

1. Olsen E.H. Estimation of spectral classifications for bright southern stars with interesting Strцmgren indices // Astron. Astrophys. Suppl. Ser. - 1979. - Vol. 37. - P. 367-396.

2. Olsen E.H. Estimation of spectral classifications for bright northern stars with interesting Strцmgren indices // Astron. Astrophys. Suppl. Ser. - 1980. - Vol. 39. - P. 205-214.

Размещено на Allbest.ru