Фотометрическое и спектральное исследование группы пульсирующих звезд с короткими периодами изменения блеска тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ПУЛЬСИРУЮЩИЕ ЗВЕЗДЫ С КОРОТКИМИ

ПЕРИОДАМИ ИЗМЕНЕНИЯ БЛЕСКА

1.1. Звезды типа Лиры.

1.2. Звезды типа сГ Щита

1.3. Ударные волны в атмосферах пульсирующих звезд.

ГЛАВА 2. НАБЛЮДАТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ.

2.1. Фотоэлектрические наблюдения

2.2. Редукция инструментальной системы к UBV.

2.3. Спектральные наблюдения в области ЯЛ

3600 - 4800 А.

2.4. Спектральные наблюдения в области ЯЛ

6000 - 6700 I.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАБЛЮДНИЙ

3.1. SS Рыб.

3.2. SZ Рыси.

3.3. DH Пегаса.

3.4. QZ Цефея

ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ СПЕКТРАЛЬНОЙ ПЕРЕМЕННОСТИ

4.1. Изменения спектральных классов

4.2. Линии излучения и расщепление линий поглощения.

4.3. Изменение профиля линии Н« в спектрах звезд типа /?&с

ЧЛ. Изменение эквивалентной ширины линии поглощения KCall

ГЛАВА 5. ПРОЯВЛЕНИЕ УДАРНЫХ ВОЛН У ЗВЕЗД

ТИПА d ЩИТА.

5.1. Изменение профиля линии Hw в спектрах

VZ Рака и 5Z Рыси

5.2. Динамика явлений в атмосфере VZ Рака

5.3. Физические условия в высвечивающихся слоях атмосферы VZ Рака.

На протяжении более сотни лет пульсирующие звезды привлекают пристальное внимание астрономов. Их исследование стало важной вехой в развитии многих направлений астрофизики. Не ослабевает интерес к этим объектам и в настоящее время, это обусловлено значительным прогрессом в наблюдательной технике. Современные инструментальные возможности позволяют проводить исследования пульсирующих звезд с высоким временным и спектральным разрешением, в недоступных ранее спектральных областях.

В настоящей работе рассмотрены фотометрические и спектральные особенности звезд типа /?/? Лиры и <?Щита. Присутствие этих звезд в шаровых и рассеянных скоплениях позволяет с особой ясностью понять их эволюционный статус, локализовать их положение на диаграмме Герцшпрунга-Рессела. В последнее время у звезд обнаружены новые, уникальные явления.

Ультрафиолетовые наблюдения со спутника IUE [86] позволили обнаружить у звезд типа 6 Щита двухкомпонентную хромо-сферную эмиссию в линиях А и kMqli (2800 А). Это подтверждается также и наземными наблюдениями в линии КСаП [83] . Возможна корреляция между интенсивностью эмиссии и периодом пульсации. Почти такая же картина наблюдается у звезд типа cf Цефея. Однако звезды типа 6Щита-значительно более горячие объекты, чем классические цефеиды (спектральные классы в максимуме в основном FO - Й6 ). У стационарных звезд такого спектрального класса хромосферы должны отсутствовать [24] .

Возможно, что механизм образования хромосфер у пульсирующих звезд типа б Щита и с7Цефея тесно связан с периодическими ударными волнами в их атмосферах. Для изучения этого явления необходимы дальнейшие наблюдения звезд типа 6 Щита в спектральных линиях, которые являются индикаторами звездной хромосферы.

Практически у всех типов пульсирующих звезд обнаружены ударные волны. Ударные волны в атмосферах пульсирующих звезд тесно связаны с пульсационным процессом. Они определяют структуру атмосферы пульсирующей звезды и другие характеристики. Неясна роль ударных волн в процессе пульсации: происходят ли ударные волны от пульсационных движений или пульсаци-онные движения являются следствием ударных волн [94] ? Наблюдения ударно-волновых явлений и их изучение представляет в настоящий момент одно из самых актуальных направлений исследования пульсирующих звезд, без чего невозможно дальнейшее понимание физики пульсаций.

Значительный интерес представляют также проблемы, связанные с присутствием значительного числа стационарных, йт и Ар звезд в полосе нестабильности звезд типа сР Щита; с обнаружением двумодных звезд типа RR Лиры, пульсирующих одновременно в двух радиальных тонах [16] ; с эволюционным статусом звезд типа 6 Щита с большими амплитудами колебаний блеска и SX Феникс; с характером эволюции пульсирующих звезд в полосе нестабильности.

Дель настоящей работы состоит в комплексном, фотометрическом и спектральном исследовании группы короткопериодических пульсирующих звезд (Р/?с и звезды типа 6 Щита с большими амплизудами колебания блеска).

Были поставлены следующие задачи:

1. Осуществление фотоэлектрической U8V-фотометрии пульсирующих звезд RZ Цефея, 5S Рыб, DH Пегаса, VZ Рака и SZ Рыси с целью: а. получения характеристик изменения блеска и цвета; б. исследования стабильности формы кривой блеска; в. определения линейных характеристик изменения блеска на период спектральных наблюдений.

2. Исследование этой же группы пульсирующих звезд методом количественной спектральной классификации.

3. Исследование изменений эквивалентной ширины резонансной линии поглощения КСаП с фазой колебания блеска.

4. Исследование проявления ударно-волновых эффектов во внешних слоях атмосфер короткопериодических пульсирующих звезд.

Для решения поставленной задачи были выполнены следующие наблюдения:

1. Фотоэлектрические наблюдения в системе UBV пульсирующих звезд RZ Цефея, 55 Рыб, DH Пегаса, VZ Рака и 5Z рыси (получено более 2300 оценок в фильтрах UBV ).

2. Спектральные наблюдения Q.Z Цефея, 55 рыб, DH Пегаса и 5Z рыси в области 3600-4800 А (получено 109 спектрограмм с дисперсией 125 А/мм).

3. Спектральные наблюдения с высоким временным разрешением (0.02- 0.09 периода) в области водородной линии н^ (6000 -6700 А) для пульсирующих звезд RZ Цефея, ОН Пегаса, VZ Рака и SZ Рыси (получено 127 спектрограмм с дисперсией 79 1/мм).

4. Необходимые фотометрические и спектральные наблюдения стационарных звезд для обеспечения редукции наблюдений и контроля стабильности аппаратуры.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Результаты фотометрического исследования пульсирующих звезд &Z Цефея, 55 рыб, ОН Пегаса и SZрыси.

2. Результаты количественной спектральной классификации пульсирующих звезд QZ Цефея, 55 рыб, ОН Пегаса и SZ Рыси.

3. Обнаружение эмиссии и расщепления линии н^ в спектрах звезд типа QRc - ОН Пегаса и £Z Цефея. Интерпретация наблюдений в рамках гипотезы о прохождении ударной волны.

4. Исследование изменения эквивалентной ширины линии поглощения КСаД с фазой колебания блеска.

5. Исследование эмиссионной особенности в линии На и ее изменений с фазой колебания блеска у звезды типа б Щита - YZ Рака. Интерпретация наблюдений в рамках гипотезы о прохождении ударной волны.

6. Определение физических условий во внешних слоях атмосферы звезды VZ Рака.

По теме диссертации опубликовано 10 работ [7- 12, 88-91] .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации представлены результаты комплексного, спектрального и фотометрического, исследования группы пульсирующих звезд типа RQ Лиры ( RRc ) и с? Щита. Основные результаты работы заключаются в следующем.

I. Выполнены фотоэлектрические наблюдения группы пульсирующих звезд, по которым в общей сложности определено 29 моментов максимума блеска. Исследование стабильности кривых блеска показало, что все изученные звезды (за исключением 55 Рыб), по результатам данных наблюдений, обладают стабильными фотометрическими характеристиками в пределах точности наблюдений. Подтверждено изменение формы кривой блеска у 55 Рыб и изменение максимального блеска в фильтре В с фазой орбитального периода у 5Z рыси.

В последнее время актуальным становится вопрос о ревизии звезд RRc в галактическом поле [115, 123] , так как возможно, что некоторые звезды QRc фактически являются звездами типа б Щита (например, 55 Рыб). Эта проблема может быть решена спектроскопически, однако это довольно затруднительно, так как звезды RRc очень слабые (в основном, все слабее 9т в V ). Предварительным аргументом в пользу принадлежности к группе звезд типа б Щита для звезд RRc может стать отношение

A (B-V)/AV.

2. По результатам количественной спектральной классификации установлено, что звезды типа QQc и большеамплитудные звезды & Щита обладают одинаковым характером спектральной переменности с характерным временем, равным периоду пульсации. Несоответствие между спектральным классом, определяемым по линиям поглощения водорода и ионизованного кальция (характеризуемое параметром AS ) изменяется у исследованных звезд с фазой колебания блеска. Несоответствие между Sp(H) и SpCCaU) значительно возрастает в фазах подъема блеска. У звезд типа сГ Щита в течение около 2/з периода SpCKCoU) совпадает с 5р(Н) и лишь в фазах подъема блеска становится более ранним.

3. Исследовано изменение эквивалентной ширины линии поглощения КСаП с фазой колебания блеска у RZ Цефея, SS Рыб, ОН Пегаса и SZ Рыси. Обнаружено, что эквивалентная ширина линии в фазах подъема блеска систематически меньше (примерно на I А), чем при тех же значениях В в фазах падения блеска. Рассмотрено влияние прохождения ударной волны в атмосфере пульсирующей звезды на формирование линии поглощения КСаП . Полученные результаты, в первую очередь, свидетельствуют о том, что при исследовании пульсирующих звезд необходимо учитывать влияние ударных волн на формирование линейчатого спектра.

4. Проведено исследование изменений профиля линии На в спектрах звезд QQc - ОН Пегаса и /2Z Цефея. в фазах вблизи максимума блеска впервые обнаружена эмиссия и расщепление линии поглощения На . Сделан вывод о существовании ударных волн, связанных с пульсацией в атмосферах исследованных звезд. Рассмотрены особенности проявления расщепления линии поглощения у звезд RQc и QRq6 .

5. Исследовано изменение линии На в спектрах VZ Рака и SZ Рыси - болыпеамплитудных звезд типа & Щита. Впервые обнаружен эмиссионный компонент в линии. Высвечивание в линии На в спектре VZ Рака продолжается в течение я; 10^ с. Определены характеристики ударной волны, возбуждающей свечение, физические условия в высвечивающихся слоях атмосферы и радиус VZ Рака.

В заключение автор считает своим долгом отметить постоянное внимание В.П.Цесевича к настоящей работе и выразить благодарность Ю.С.Романову и Л.П.Зайковой за помощь в работе, а также дирекции Крымской астрофизической обсерватории АН СССР и А.Г.Щербакову за предоставление возможности проведения наблюдений.

1. Аллен К.У. Астрофизические величины. ИЛ» 1.60.

2. Амбарцумян Б.А., Мустель Э.Р.» Северный А.Б., Соболев В.В., Теоретическая астрофизика, Гостехиздат, 1952, 250 с.

3. Белякина Т.С. Трехцветные электрофотометрические наблюдения симбиотических звезд AG Peg , Z find шДбйга,-Известия Крымской астрофиз.обс., 1966, 21, 226-231.

4. Белякина Т.С. Фотоэлектрические наблюдения AG Draв 1962-1967 гг. Известия Крымской астрофиз. обе., 1969? 40 > 29-45.

5. Белякина Т.О. О затмении в двойной системе симбиотической звезды СТ Суд . Известия Крымской астрофиз.обс., 1979» 5£, 133-143.

6. Бурнашев В.И., Никонов В.Б. Редукции близких электрофотометрических систем в исследованиях переменных звезд. -Известия Крымской астрофиз.обс., 1976, 51, 24-35.

7. Гарбузов Г.А. XJBV фотометрия SS Рыб. Астрономический циркуляр, 1980» й 1120, с.6-7.

8. Гарбузов Г.А. Моменты максимумов SS Рыб. Астрономический циркуляр, 1980» В 1138, с.7-8.

9. Гарбузов Г.А. UBV фотометрия ОН Пегаса и RZ Цефея. -Астрономический циркуляр, 1982, Й 1200, с.5-6.

10. Гарбузов Г.А. Особенности изменения блеска и спектральных характеристик ОН Пегаса и QZ Цефея. Проблемы космической физики, 1983, 18, 103-109.

11. Гарбузов Г.А. Изменение контура линии На в спектре DH Пегаса. Письма в Астрономический журнал, 1983, £, 482-485 .12