Исследование атмосфер сверхгигантов классов F и А тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ

РГ6 од

2 &ДЦШШВ ГОВДАРСЛЖШШ ЛШЕРСМЖ КМ.МЕЧНИКОВА

На правах рукописи

Самедов Заир Агаиурад оглы

ИССЛЕДОВАНИЕ АТМОСФЕР СВЕРХГИГАНТОВ КЛАССОВ Г и А-

Специальность 01.03.02-астрофизика, радиастрономия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Одесса - 1993

Работа выполнена в Крымской и Шемахин-ской астрофизических обсерваториях

Научный руководитель:

доктор фиг.-мат.наук Л.С.Лю<1имков

Официальные оппоненты: доктор физ.-мат.наук Н.С.Комаров доктор физ.-мат.наук М.Я.Орлов

Ведущее учреждение: Ростовский государственный университет

Защита состоится 1993г.в час.

на заседании специализированного совета K06.24.II по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук при Одесском государственном университете по адресу:27000, г.Одесса» ул. Щепкина 14, Большая физическая аудитория.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Одесского университета им.Мечникова (ул.Преображенская,24)•

Автореферат разослан " -¿&Я 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор физ.-мат.наук

А.В.Затовский

Актуальность теш. Согласно оопремеиным

представлениям о звездной эволюции сверхгиганты классов А и F уже могли пройти фазу глубокого перемешивания. В этом олучае продукты термоядерных реакций,протекающих в недрах звезды, должны быть вынесены в атмосферу л изменить первоначальное содержание некоторых элементов в ней. Таким образом, исследование химического состава атмосфер сверхгигантов актуально с эволюционной точки зрения. Анализ микротурбулентно с t л в атмосферах сверхгигантов представляет интерес для проверки точности расчетов теории акустических волн. Например,расчеты Эдмундеа предсказывают, что в атмосферах :кел-; их сверхгигантов среднеквадратичная амплитуда колебательной скорости* которая

рас-матривается как аналог обычной микро-тУр■ • улёнтной скорости £ , определяемой из

наблюдений,быстро растет с высотой,причем в наиболее высоких слоях могут достигаться сверхзвуковые скорости. Возникает вопрос: в какой мере предсказания теории согласуются с наблюдаемыми скоростями микротурбулент-нос:я у звезд этого типа? Представляется актуальным и исследование сверхгигантов, входящих в двойные системы. Ког,п реально существующие двойные звезды не проявляют себя ни как визуально двойные, ни как спектрально-двойные и,следовательно, при анализ© химического состава интерпретируются как одиночные звезды - явление не столь уж редк^ астрофизике. Такая интер-

претация может приводить к ошибкам в определяемом содержании элементов и даже к фиктивным аномалиям химического состава.

Целью диссертации было; методом моделей

атмосфер исследовать некоторые одиночные сверхгиганты классов А-3? , а также сверхгиганты, входящие в двойные системы % Sgr и

V Car.

Научная новизна работы:

1).Впервые в атмосферах звезд a UMi, р Cas,а Саг и CLOyg обнаружена сильная зависимость скорости микротурбулентности £,от

наблюдаемой эквивалентной ширины,свидетельствующая о быстром росте Ç с высотой в атмосфере.

2).Результат о развитии в верхних слоях атмосферы Ô СМа, i Seo и Э Seo сверхзвуковой микротурбулентности является новым.

3).Исследование атмосферы i'Sco,6 Soo и

V Саг А методом моделей атмосфер прежде не проводилось.Содержание металлов в 'атмосфере a Cyg и 5 СМа в отличие от прежних исследований в среднем оказалось близким к солнечному.

4).Впервые определены фундаментальные параметры и химический состав компонентов двойных систем % Sgr и и Саг.

- î? -

Научная цозтгогть работы состоит в том,

что пряучекыл результаты дополняют и уточняет существующие представления о рассматриваемых звездах,в частности о турбулентных движениях в их атмосферах ж об кх химическом составе.Представляют интерес сверхзвуковое скорости g , обнаруженные в верхних

слоях атмосфер некоторых сверхгигантов и их возлюаная связь с возникновением звездного ветра. Результаты анализа общего спектра двойной систем HSgr иотут быть полезны для объяснения аномалии ззшичвокого состава Ащзвезд.

Апробация работы. Основные результаты

работы докладывались на Всесоюзных совещаниях рабочей группы "Физика звездных атмосфер" (г.Одесса,апрель 1936 г.), "Звезды типа Вол'_ ра-?айе к голубые сверхгигантыШемаха j сентябрь 19S9 г. ), на научных семинарах отдела физики звезд н туманностей Кр.АО, на научных семинарах ШАО АН Азерб. республики.

На защиту выносятся следующие положения г

1).Вывод о росте микротурбулэнтной скорости £,с зысотой в атмосферах звезд j Cyg,

о, U}'isp Cas,a Gai- и a Cyg. В верхних слоях атмосферы некоторых сверхгигантов развивается сверхзвуковая ыикротурбулентяоеть. Под вэрл;доны выводы Боярчухса и ЛзэбимкоЕагв аш->з$орах ^-сверхгигантов по линиям ионов B'eIâ'sTiïI и Crïï получается более высокая ско.'эсть iviiixpoтурбулентно стп, чем- по лишаям

I W-1.

- б -

2)-Найдены фундаментальные параметры эффективная температура »ускорения силы tí жести, масса, радиус, светимость и возрас сверхгигантов о GMa, L'Sco, 8 Seo, a Cyg V СагЛ. Содержание элементов в атмосфэрг этих звезд оказалось близким к солнечному Подтверждены дефицит углерода» избыток Ш1 рия (0 Sao) и азота (a Cyg).

3).Результаты исследования двойных сис тем % Sgr и V Саг. Определены фундамэлтал! ные параметры компонентов этих двойных сис тем.Анализ спектра TtSgr как одиночной зве£ ды привел к выводу о дефиците металлов щ особенно низком содержании Са и So, в i время как сами компоненты А и В показа; содержание, близкое к норма льноиду.

Структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, тре глав, заключенияs списка цитируемой литерг туры (76 наименований).Полный объоы vaóoi составляет 118 страниц, в том числе 77 ci рашщ машинописного текста, 4 страницы тас личной информации, 37 рисунков. По теь диссертации опубликовано 6 работ, их пере

чень приводится в заключении.

Во введении дано краткое изложение аш

лиза атмосфер сверхгигантов F-А, обосновь ваетоя актуальность теш диссертации, опре делены цели работы, изложено краткое соде! кание глав,офюрцулированы основные резул! таты,выносимые на защиту.

В главе I по линиям Pel, Pell, Till к

Gril на основе соврэмэнныг значений сил осцилляторов исследована ыикротурбулентность £ в атмосферах сверхгигантов 7 Cyg ( P8Ib)

a ÏÏMi (Р81Ъ-И ), р Cas (PSIap ), а Car (POId), а Çyg(A2Ia),l'Soo(P2II)te Sco(P1II) и S ОШа. (Pela).Важнейшее требование»необходимое для установления переменности çt в атмосфере,

заключается з- наличии группы сравнительно слабых линий какого либо элемента. Для сверхгигантов 7 Cyg, р Cas, a Ulli, а Саг и aC;rg имеем измерения W^ таких линий. В §1

по,: ззано,что существует сильная зависимость скорости микро турбулентностп цот наблюдаемой ôKBïmалэнт ной ширины в атмосферах этих звезд.Из этой завксЕмостк однозначно следует у что величина £tHe мо£:ет быть постоянной

в атмосфере. Напротив, она быстро растет к нач/агкым слоям/ Для звезд l ' Seo, 9 Seo и ô С lía используемые нами данные не содержат самых слабых линий. В данном случае мы рассмотрели два варианта : I =const.и £ = |t(т)

(§¿).Кезависимо от того,считать ли величину | о ст оянкой или переменкой,но линиям ионов

поручена более высокая скорость микротурбулентно сти, чем по линиям Pel. Вычислены скорости звука в атмосферах рассматриваемых звгод. Получены сверхзвуковые значения £ в

верхних слоях р Gas, a Cygt l'Soo, 8 Seo и 5 c:.ía s в то время как для других сверхгигантов (7 Cyg, a UMi» а Саг ) эти значения не

превышают скорости звука.Имеется качественное согласие полученных распределений (Т)

с предсказаниями теории акустических волн.

В главе II /vie то дом моделей атмосфер выполнен анализ атмосфер звезд ö СМа(?81а), l'Soo(P2Ia), 6 Sco (Pill) и a Cyg(A2Ia). Найдены значения эффективной температуры и ускорения силы тяжести (§1). По относительно слабым линиям определен химический состав (§2,§3). В случае a 0yg для определения химического состав.* применен метод синтетического спектра. Поь'гому анализ сверхгиганта a Cyg р a с сма т риз а е т с я отдельно (§3). Содержание металлов в атмосферах рассмотренных сверхгигантов в среднем" оказалось близким к солнечному 5найден некоторый дефицит углерода.В атмосфере 6 Soo обнаружен избыток натрия [Жа/Ге]=0.б, а в атмосфере а Cyg-избыток азота [H/Fe 3=1-3. Путем сравнения с эволюционными расчетами оценены массы» радиусы, светимости и возраст Ö Ойа, I' Soo ,6 Sco и Ct Cyg .Найдена относительная протяженность атмосфер рассматриваемых звезд (§4).

В глазе III исследованы двойные системы % Sgr и V Саг.В §1 выполнен анализ спектра ТС Sgr как одиночной звезды: найдены значения Эффективной температуры, ускорения силы тяж'-оти, изучена микро турбулепт но от ь, определен химический состав. Содержание металлов показал общий дефицит: порчены особенно низкое содержание Ca к Sc. Б §2 метод

исследования общего спектра компонентов двойной системы применен для анализа % Sgr; определены фундаментальные параметры и хи-мическт-гй состав ког-шо кантов этой * системы. Сами компонзиты А и В имеют содержание» близкое 1С нормальному. По луче ны оценки расстояния до % Sgr и нижнего предела периода обращения в ©той двойной системе. Показано, что разделение линий компонентов А и В з обшем спектре, если оно и обнаруззтмо в отдельных фазах, не должно превышать 0.4А. В §3 исследована двойная система v Caí*. Наблюдаемые спектроскопические и фотометрические данные з случае 7С Sgr относятся к суммарному излучению обоих компонентов. В отличие от ТС Sgr, V Саг только фотометрически неразрешенная двойная система. Метод, изложенный в §2 был распространен и на это случай. Определезш фундаментальные параметры компонектов двойной системы V Саг. В §4 исследованы мккротурбулентноет и химический состав атмосферы V СагА. По линиям ионов получена более высокая скорость «икротурбулентности, чем по линиям ?el. Со-п;ер::-:знке элементов определено по относи-гельно слабым линиям; в среднем оно близко fe солнечному.

В заключении подведены итоги основных результатов работы и приводится список тублтткзций автора гго теме диссертащвд.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИЙ.

1).На основе современных значений сил осцилляторов по линиям Pel наследована :,апс-ротурбулентность в атмосфер;^ четырех 3?-оверхгигантов s 7 Oyg (FSïb)", р Oas(F8Iap), a UMi (Paib-II ) и а Саг (POIb ) а по линиям Fell, Till - в атмосфере сверхгиганта a Cyg (A2Ia).Показано, что существует сильная sa-висимость скорости микротурбулентности i:t

от наблюдаемой эквивалентной ширины, свидетельствующая о быстром рос.те £ с высотой в

атмосфере. Построены распределения i; (Т).

Получено, что в верхних слоях атмосферы р Сав и a Cyg существуют сверхзвуковые значения it, в то время как у * других сверхгигантов эти значения не превышает скорости звука. Полученные распределения £t(r0 качественно согласуются с гфедсказакия^Еи теории акустических волн.

2).Независимо от того,считать ли скорость микротурбулектностн £t б атмосферах

сверхгигантов l'Soo(P2II) ,9 Soo(P1II)fÔ Cï£a (F8Ia) и V CarA(A8Ib) постоянной или переменной, по линия?«! ионов получается более высокая скорость микротурбулентности, чем по линиям î'el. В верхних слоях атмосфер звезд i/Soo, 0 S00 и Ô СЬГа развивается сверхзвуковая микротурбулентность.

3).Определены значения вффективной температуры Т ь и ускорения силы тяжести g

гчезд l'Sco, 6 Seo, ô CMâ il a Cyg. Путем : оавнения Тэф и Igg с результатами вволзд-

кконкьл расчетов найдены масса, радиус, светимость и возраст рассматриваема* ззззд.

4)-По относительно слабым линиям определен хамичесхий состав«Содержание элементов в атмосферах исследуемых* звезд в среднем оказалось близкие к солнечному. Обнару-.';5на общая аномалия- дефицит углерода à имеется избыток натрия (0 Зсо)и азота (a Cyg).

5).Метод исследования общего спектра :сэшгокентов двойкой системы приманен для анализа двойных систем % Sgr и v Саг.Определены фундаментальные параметры компонентов ©тих двойных систем.

6).Анализ спектра % Sgr как одиночной ьвезды привел к выводу о дефиците металлов нри особенно низком содержании Са и So, в то время как•сами компоненты А и В показали содержание, близкое к нормальному.

Результаты диссертации были опублико-

?. ami в следующих работах:

1 ) .Л,С.Любшисов, S.A.Самедов.Исследование атмосферы сверхгиганта ô 0lî&(l?8la) и определение его эволюционных параметров.Изв. Крымской aoTporïiia. обе., том ?2, с.$9-1Об, 1Э85 г.

2).Л.С.Лжбжлков»З.А.Самедов. Исследование химического состава и других параметров

f

звезды % Sgr как двойной системы. Кзе.Крымской астрофиз.обо.»том 77«с.97-114«1957 г*

3).З.А.Самедов. Исследование атмосфер сверхгигантов l' Soo (F2II) и 6 Soo (2"i II). Астрофизика,том 28,с.564-572,1988 г.

4).З.А.Самедов. О природе визуально -двойной системы V Саг и химическом составе ее.яркого компонент а.Изв.Крымской асттюфиз. обе.,том 79»С.57-63И988 г.

5).JI.С.Любимков, З.А.Самедов.О пера^ен-ности микротурбуленткости в атмосферах Р-сверхгигантов. Астрофизика, том 32,с.49-61, 1990 г.

6).З.А.Самедов. Исследование атмосферы сверхгиганта a Oyg (А21а). Астрономический журнал,ТОМ 70,0.82-90,1993 Г.

В совместных работах 1),2) и 5) соавтор -руководитель работы. Здесь диссертант выполнял вычисления и участвовал в обсуждении полученных результатов.