Исследование околозвездных оболочек молодых звезд на основе анализа их поляриметрических и фотометрических характеристик тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НИК ГЛАВНАЯ АСТРОНОМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ

На правах рукописи

ЮДИН РУСЛАН ВИКТОРОВИЧ

УДК 524. 3,524. 352

ИССЛЕДОВАНИЕ ОКОЛОЗВЕЗДНЫХ ОБОЛОЧЕК МОЛОДЫХ ЗВЕЗД НА ОСНОВЕ • АНАЛИЗА ИХ ПОЛЯРИМЕТРИЧЕСКИХ И ФОТОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

01. 03.02 - Астрофизика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических' наук

Санкт-Петербург 1992

Работа выполнена в Главной Астрономической Обсерватории Российской Академии Наук.

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук ¡0. К.Бергнер

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук К А. Гаген-Торн , доктор физико-математических наук И. М. Копылов .

Ведущая организация - Астрофизический Институт им. В. Г. Фесенкова Академии Каук Казахстана.

Защита диссертации состоится CubjOBJJi 1S92 г.

в $ часов на открытом заседании специализированного совета (шифр К 002.92.01) в Главной Астрономической Обсерватории РАН (Санкт-Петербург, 196140, Пулково, ГАО РАН).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГАО РАН.

Автореферат разослан ••£3" ■ 1992 Г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат физико-математических • каук

¡Ol А. Наговицын

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Исследования объектов, находящихся на стадии эволюции до главной последовательности,в настоящее время вызывают все больший интерес астрофизиков. Такие исследования позволяют подойти к решению некоторых фундаментальных проблем астрофизики, например, объяснение процессов образования звезд,- околозвездных оболочек и протопланетных систем. К объектам, находящимся на ранних стадиях эволюции,принадлежат как инфракрасные источники- в областях звездообразования, не наблюдаемые в оптическом диапазоне спектра, так и звезды малых масс (1-3 М^) типа Т Тельца и больших масс (35 И0) типа Ае/Ве Хербига, охватывающие диапазон спектральных классов от ранних В до М. Однако, до сих пор не выяснен вопрос - являются ли молодые объекты всех спектральных классов единой реальной обпряостыо по физическим характеристикам? Не решены также и вопросы, какие наблюдательные параметры определяют принадлежность объекта к молодым образованиям; существует ли- единая эволюционная схема развития оболочек молодых звездных объектов и какие процессы обуславливают взаимодействие молодых звезд и окружающей их околозвездной материи? Следует подчеркнуть, что при обсуждении перечисленных выше проблем в литературе.используются, как правило, данные интерпретации спектральных и фотометрических исследований. Но . с 60-х годов было получено довольно много данных, по исследованию такой важной наблюдательной характеристики молодых объектов как поляризация излучения. Вероятно, использование данных поляриметрических исследований для создания эволюционной картины развития молодых объектов и их околозвездных оболочек затруднялось рядом обстоятельств:

- как правило, большинство данных поляриметрических исследований получено для одного подкласса молодых звездных объектов - звезд типа Т .Тельца,

- практически не проводился сравнительный анализ данных поляриметрический .исследований для молодых инфракрасных источников, звезд типа Т Тельца и Ае/Ве Хербига,

- отсутствовали ряды синхронных фотометрических и поляриметрических наблюдений молодых звездных объектов.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Основными задачами настоящей работы являются:

1. Дополнить наблюдательные критерии отбора звезд, находящихся на стадии эволюции до главной последовательности с учетом особенностей поляризации излучения этих объектов.

2. Осуществить программу поляриметрических наблюдений для выборки звезд типа Ае/Ве Хербига и провести квазисинхронные многоцветные фотометрические наблюдения этих звезд.

3. Провести сопоставительный анализ особенностей поляризации излучения ЭЕезд типа Ае/Ее Хербига, Т Тельца и молодых инфракрасных источников.

4. Рассмотреть особенности поляризации излучения молодых звездных объектов в контексте с эволюционной схемой развития их околозвездны: оболочек.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы состоит в следующем:

1. Впервые получены ряды квазисинхронных ШУМН* (для большинства объектов ¡?1) поляриметрических и иВУИЦНК фотометрических наблюдений значительной выборки звезд типа Ае/Ве Хербига и пекулярных Ее] звезд с большими инфракрасными избытками цвета ( 28 объектов). Для 11 объектов программы поляриметрические наблюдения выполнены&ервые.

2. Предлолен новый критерий отбора звезд, находящихся на стадии эво люции до главной последовательности, учитывающий особенности их поляризации излучения.

3. На основе интерпретации данных квззисинхронных поляриметрических и (фотометрических наблюдений предложено объяснение возрастания поляризации излучения при повышении блеска молодой звезды 1 СМа в рам' ках механизма рассеяния излучения на несферических пылевых частицах ориентированных коллимированным выбросом вещества со звезды.

4. Получены наблюдения поляризации излучения выборки молодых звезд типа Ае/Ве Хербига и ВСе] звезд в линии и впервые исследована ее переменность.

5. Предложено объяснение большинства наблюдаемых особенностей поляризации излучения молодых звездных объектов в рамках эволюционной схемы развития их околозвездных оболочек.

6. Впервые получены поляриметрические карты для туманностей, округка ютх две звезды типа Ае/Ве Хербига: НЕЕ 259431, ЬкН л 215.

7. Впервые разработаны изизготовлены фотбприемные устройства для ре гистрглии ультрафиолетового, видимого и инфракрасного излучения для

астро($отометров на основе термоэлектрического способа охлаждение, позволяющие реализовать восьмицветную фотометрическую систему 11ВУ(?1 ]Ж

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ СЛЕДУЮЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ:

1. Обнаружение эмпирической зависимости медду поляризацией излучения и инфракрасными избытками цвета для всего класса молодых звезд в целом (включая звезды ранних спектральных классов типа Ае/Ве Хербига и звезды поздних спектральных классов типа Т Тельца) ,

2. Результаты исследования поляризации излучения выборки (28 шт.) молодых звезд с квазисинхронной фотометрией в широком диапазоне длин волн (от 0.3 мкм до 2.5 мкм) (для И объектов данные поляри-метрии получены впервые), представленные в виде впервые полученных рядов поляриметрических наблюдений,

3. Факт обнаружения периодических изменений поляризации излучения №С 342, связанных с периодическими изменениями блеска звезды

4. Расширение эмпирической схемы эволюции околозвездных оболочек на все типы молодых звезд и применение ее для анализа данных поляриметрических наблюдений. ■

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ. Результаты настоящей работы представляют практический интерес для астрофизиков, работающих в разных областях исследований. Так:

- предложенный критерий отбора звезд, находящихся на стадии эволюции до главной последовательности, позволит уточнить и дополнить списки молодых звездных объектов, а также , в ряде случаев, уточнить спектральные классы этих объектов и величины межзвездного поглощения.

- эволюционный подход, предложенный для анализа наблюдаемых особенностей поляризации излучения молодых звездных . объектов может быть использован для развития теоретических моделей, позволяющих объяснить процессы формирования и эволюции околоэве: ных оболочек.

- разработанные скотоприемные устройства с термоэлектрической системой охлаждения могут быть использованы в качестве штатных узлов многих астрофотометров и поляриметров, работающих в отечественных обсерваториях. Кх использование в составе трехканального фэтоыс-т-

- б -

ра-поляриметра ФПЗУ позволяет изучать такие типы нестационарных звездных объектов как новые звезды, переменные типа Миры. Кита, Бе звезды, сейфертовские галактики, а. также . исследовать градиенты фонов в протяженных объектах (газопылевые туманности, кометы и др. ).

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ.

Основные результаты диссертации докладывались на астрофизичесг ких семинарах ГАО АН СССР, АО ЛГУ, АФИ АН КазССР, семинаре рабочей группы "Физика межзвездной среды и туманностей" (Астросовет, ■Москва, февраль,198?), Всесоюзных совещаниях и конференциях: "Бе звезды" (Тыравере,1987), "Поляризационные методы в астрофизике" (АбАО, Абастумани, сентябрь, 1987), Всесоюзной конференции исследователей переменных звезд (Одесса, апрель, 1987), Совещании прибалтийских астрономов "Физика звезд и галактик" (Тыравере, май, 1988), "Актуальные проблемы астрофизики-IV" ( Цей, сентябрь, 1990), а также на Международном коллоквиуме: " The infrared spectral region of stars " (Montpellier, France, October, 1990). и Международной конференции "Stellar jets and bipolar outflows" '(Capri, Italy. September, 1991).

ПУБЛИКАЦИИ РАБОТЫ. По теме диссертации сделано 19. публикаций и получено 1 авторское свидетельство на изобретение, из которых 15 в соавторстве.

СТРУКТУРА И ОВьЕМ ДИССЕРТАЦИЯ. Работа состоит из Введения, пяти глав, Заключения, списка цитируемой литературы (219 наименований) и 3 приложений. Общий объем диссертации 203 страницы, включая 41 рисунок, 11 таблиц, и 40 страниц приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

ВО ВВЕДЕНИИ обсуяаается круг проблем, связанных с исследованиями звезд типа Ае/Ве Хербига, делается постановка научной задачи, намечаются пути ее решения. '

ПЕРВАЯ'ГЛАВА косит обзорный характер. 3 ней проводится систе-матизащм и анализ опус чикованнкх к настоящему времени наблюдательны?: данных по поляриметрическим исследованиям молодых звезд-

ных объектов. Проводится предварительное, сопоставление особенностей поляризации излучения для молодых звездных объектов (инфракрасные источники в областях звездообразования, звезды типа 7 Тельца и звезды типа Ае/Ве ХерСига). Формулируются конкретные проблемные вопросы и задачи, которые предполагается решить в работе.

ВТОРАЯ ГЛАВА посвящена статистическим исследованиям корреляций между фотометрическими и поляриметрическими характеристиками молодых звезд. В ней разрабатываются дополнительные критерии отбора молодых звезд на основе полученных корреляционных зависимостей между логарифмом степени поляризации излучения и инфракрасным избытком цвета (У-и* , очищенным от межзвездного поглощения и нормального показателя цвета, определяемого спектральным классом звезда Показано, что для 85Х молодых звезд типа Т Тельца, Ае/Ве Хербига и Ш Ориона существуют общие линейные зависимости между логарифмом поляризации излучения и инфракрасными избытками цвета, связанными с существованием пылевой околозвездной оболочки. Показано, что максимальный вклад в поляризацию излучения вносит пыль о температурой около 900К. с

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ описывается аппаратура, разработанная для проведения квазисинхронных фотометрических и поляриметрических наб-.людений. Летально описаны характеристики приемников излучения, особенности их конструкции и методики метрологических лабораторных и натурных исследований аппаратуры. Приведены результаты лабораторных исследований приемников излучения ультафиолетового, видимого и инфракрасного диапазонов спектра Рассмотрены особенности поляриметрических наблюдений с данной аппаратурой. Выведены формулы для обработки результатов поляриметрических наблюдений для случая высокой инструментальной поляризации приемника излучения. В результате проведенных исследований показано, что комплекс наблюдательной аппаратуры ФШУ пригоден для. исследования фотометрических и поляриметрических характеристик излучения не-стационарныхэвездных объектов, таких как звезды типа Т Тельца, Ае/Ве Хербига, ВСе] звезды, новые звезды и др.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ приведены результаты квззисинхронных поляриметрических и фотометрических наблюдений выборки 28 объектов, в •том числе: молодых авезд типа Т Тельца, Ае/Ве Хербига, пекулярных

BCeJ звезд с большими инфракрасными избытками цвета, а также ряда объектов неопределенного статуса и трех инфракрасных источников. Обсувдагося особенности построения поляриметрической системы фотометра-поляриметра. Приведена интерпретация результатов квазисинхронных поляриметрических и фотометрических наблюдений более подробно.для трех объектов (Z СМа, ШС 342, AS 501). Обобщены осо. бенности поляризации излучения звезд типа Ае/Ве Хербига и проведено сопоставление с данными поляриметрии для звезд типа Т Тельца, Показано, что особенности поляризации излучения ЭБезд типа Ае/Бе Хербига существенно отличаются от данных для звезд типа Т Тельца. К таким отличиям можно отнести амплитуду и временной диапазон переменности параметров поляризации, соотношение между поляризацией излучения в континууме и линии Но<.. С другой стороны, физические условия jb околозвевдных оболочках пекулярных ВС eD звезд с сильными инфракрасными избытками цвета сходны с условиями в оболочках звезд типа Ае/Ве Хербига. Сделано предположение, что различия в наблюдаемых особенностях поляризации излучения у разных типов молодых звезд могут быть связаны с различными стадиями эволюции их околозвездных газопылевых оболочек.

В ПЯТОЙ ГЛАВЕ предлагается эволюционный подход к анализу данных поляриметрических исследований молодых звезд. Предложена схема эволюции пылевой околозвездной оболочки, в рамках которой можно объяснить большинство особенностей поляризации излучения молодых звезд, как класса объектов в целом. Проведено исследование положения звезд разных типов на двухцветной диаграмме IRAS показателей цвета 12-25 мкм - 85-60 мкм и показано, что данная диаграмма может быть использована для грубого разделения молодых объектов по стадиям эволюции их околозвездных оболочек.

В ЗАКЛЮЧЕНИИ сформулированы основные результаты, полученные в ходе выполнения работы. "

В ПРИЛОЖЕНИЯХ приводятся таблицы с результатами поляриметрических и казисинхронных фотометрических наблюдений и таблицы основных наблюдательных характеристик молоднх звезд, долгопериоди-ческих переменных и Ее звезд. ..

Основные результаты диссертации изложены в следующих статьях: 1. Бергнер ЯК. ,БОндаренко С. Л .Мирошниченко А. С. .Юдин Р. Е. , Юга-

юв ЕН1, Зотоприемное устройство с термоэлектрическим охлаждением да астрономических наблюдений в диапазоне спектра 0.8-2. 5 мкм. Триборы и Техника Эксперимента, 1S86, N 4, с. 142 I. Бергнер Ю. К. , Мирошниченко А. С., Юдин Р. В., Югаков Е к)., Куратов I С., Муканов Д. В. , Многоцветная фотометрия звезд Ае/Бе Хербига. встрой, цирк.,'1985, N 1396, с. 1

S. Бергнер Ю К , Юдин P. R , Устройство для охлаждения фотоумножителя. 1087, Бюллетень Изобретений и Открытий^ 33,(Авторское свидетельство на изобретение N1336846)

I. Бергнер КХ К. , Юдин Р. В., Мирошниченко А. С. , Юганов ЕЮ., Ис-юльэовакие <8ЭУ с моно- и поликристаллическим фотокатодом GaAs да поляриметрических астрономических наблюдений, йззестия ГАО, [989, т. 206, с. 80

5. Бергнер Ю. К., Бондаренко С. JL , Мирошниченко А. С., Моралев 1й Д., Здин P. R , Шумахер А. а, Юганов ЕЮ., Многоцветный астрофотометр-по-мриметр для синхронных наблюдений нестационарных объектов в видимом и ИК диапазонах спектра., ИзЕестия ГАО, 1988, т. 205, с. 142 5. Бергнер Ю. К., Мирошниченко А. С. , Кйин Р. В., UBVRI фотометрия с «¡пользованием ФЭУ-138-1. Двести* ГАО, 1988, т. 205, с. 152 f. Бергнер Ю. К., Мирошниченко А. С., Юдин P. R , Юганов Е Е , Муканов I Б., Исследование межзвездного поглощения в области молодых звезд )1 Сер и AS 501. Астрон. цирк., 1986, N 1459, е.,5 3. Бергнер ¡0. К , Мирошниченко А. С. , Юдин Р. В., Юганов Е Е , Джаку-иева К Г., Муканов Д. Б., Поляриметрия звезд типа Т Tau и Ав/Вв Хер-5ига. Письма Е Астрон. ж., 1987, т. 13,N 3,с. 208 3. Юдин P. R , Аналитические зависимости поляризации излучения от тфракрасных избытков цвета молодых звезд. Астрон. цирк., 1987, J 1489, ■ с. 1

[О. Кйин Р. В., Сопоставление положения молодых звезд, Ве звезд и «ременных типа Миры Кита на диаграмме los p/(V-L)*. Астрон. цирк. , 1987, N 1491. с. 1

LI. Бергнер EL, Мирошниченко A.C., Кривцов A.A., Юдин P. R, Юганов 1 Ю., Муканов Л. Б. , Оценка межзвездного поглощения в окрестности звезды Ае/Ве Хербига MWC 1080. Астрон. цирк.. 1987, N 1496, с. 1

12. Кйин Р. В. .Мирошниченко A.C., Оценка спектральных классов звезд типа Т Тельца HL Tau и DG Tau. Астрофизика, 1988, т. 28.ÍJ1. с. 167

13. Кйин ?. 3. , Анализ корреляций поляриметрических и фотометрических

характеристик молодых звезд. Астрон. ж., 1988, т.65,N б, с, 1250

14. Бергнер Ю. К., Мирошниченко А. С., Юдин Р. В., Юганов К КХ , Мукан Д. Б. .Куратов К. С. , Джакушева Д. Б., Инфракрасная вспышка D1 Сер, Переменные вв., 1989, т. 22, N6, с. 890

15. Бергнер Ю. К. , Козлов В. П., Кривцов А. А., Мирошниченко А. С., Юдин Р. В., Юганов Е ¡0., Джакушева К Г., Куратов К. С., Муканов Д. В. Фотометрическое исследование Ае/Ве 8везды Хербига ШС 297. I. Кваэ одновременные UBVRIJHK наблюдения. Астрофизика, 1988, т. 28, N3, с.

16. Бергнер КХ К., Мирошниченко А. С. , Юдин Р. В. . Юганов H. la , Мукан Д. R , Куратов К. С., Эволюционный статус V 627 Cas. Письма в Астрон 1988, т. 14, N7, с. 616

17. Джакушева К. Г., Куратов К. С., Муканов Д. Б., Бергнер Ю. К., Миро ченко А. С., Юдин Р. Е , Юганов Н. ¡й , Наблюдения биполярных туманное и ассоциированных с ними звезд.

Письма в Астрон. к, 1988, т. 14, N7, с. 744

18. Бергнер Ю. К., Мирошниченко А С., Судник И. С., Шин Р. В., Югано Н. КХ, Кривцов А. А., Соколов А. Н., Куратов К. С., Муканов Д. Б., MWC 34 молодая звезда Астрофизика, 1990, т. 32, N2, с. 203

19. Бергнер Ю, К., Кривцов А. А., Мирошниченко А. С. .Соколов А.Е, Юд Р. а , Юганов Е (Û , Куратов К. С., Муканов Д. Б., Наблюдения яркого И источника в Кассиопее. Астрон. цирк. , 1989, N 1538, с. 23

20. R. V.'Yudin, Polarization and IRAS far-infrared colour index the young stellar objects. Evolutionary aspect. , Proc. ' Internation Colloq. "The Infrared spectral region of stars" held in Montpellle 19S0, France , p. koo

В, работах [1,4-6] автор принимал участие в разработке, метрологи ческом исследовании, лабораторных и натурных испытаниях аппаратуры В работе [3] (авторское свидетельство) автору принадлежит 502 вкла да. В работах [2,7,8,11,12,14-19] автор участвовал в постановке за дачи, выполнении наблюдательной программы, обработке результатов наблюдений и их интерпретации.

РГЙ ПИЯФ.зак.150,тир.100,уч.-изд.л.0,5; 3/Ш~1992г. Бесплатно