Ориентация вектора орбитального момента количества движения и новые спектральные компоненты в визуально-двойных системах тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М. В. ЛОМОНОСОВА

од

На правах рукописи

2 4 опт <« .,

УДК 524.383

СМЕХОВ Михаил Геннадиевич

ОРИЕНТАЦИЯ ВЕКТОРА ОРБИТАЛЬНОГО МОМЕНТА КОЛИЧЕСТВА ДВИЖЕНИЯ II НОВЫЕ СПЕКТРАЛЬНЫЕ КОМПОНЕНТЫ В ВИЗУАЛЫЮ-ДВОНИЫХ СИСТЕМАХ

Специальность 01.03.02 — астрофизика, радиоастрономия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва 1994

Работа выполнена на кафедре астрофизики и звездной аст-роиомнн физического факультета Московского Государственного Университета им. М. В. Ломоносова.

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук ТОКОВИГШН А. А.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук КИСЕЛЕВ А. А., кандидат физико-математических паук САМУСЬ II. Н.

Ведущая организация — Астрономический Институт СПб Г У.

Защита диссертации состоится 1994 года

в ..ЛИ.... часов на заседании Специализированного Совета Московского Государственного университета имени М. В. Ломоносова Д 053.05.51 по адресу: 117234, 'Москва В-234, Университетский проспект, д. 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга при МГУ, Москва В-234, Университетский проспект, Д. '13.

Автореферат разослан года.

Ученый секретарь Специализированного Совета кандидат физико-математических наук

Л. II. БОНДАРЕН'КО

Актуальность темы.

Систематическое изучение двойных и кратных звезд началось с середины прошлого века. В то время основная цель таких исследований заключалась в определении масс звезд. Эта задача не потеряла своей актуальности даже в наше время, но на первый план вышли совсем другие проблемы.

Одно из важнейших направлений в исследовании двойных и кратных систем связано с решением вопроса о механизмах звездобразования. Дело в том, что по современным оценкам, такие системы составляют более половины звездного населения нашей Галактики. Поэтому ни одна теория, которая не объясняет их свойства, не может считаться удовлетворительной!' Естественно, речь идет не о свойствах отдельных систем, а о статистических свойствах всех кратных систем в целом. Очень актуальная задача - это получение из наблюдений следующих характеристик ансамбля двойных и кратных систем: компланарность орбит в крайшх системах, зависимость период-эксцентриситет, распределение отношения масс компонентов, частота встречаемости двойных и кратных систем, распределение направлений векторов орбитального момента количества движения в визуально-двойных системах.

Для определения ориентации вектора орбитального момента количества движения в визуально-двойных системах необходимо знать элементы орбиты и правильно выбрать истинный восходящий узел. Выбор истинного узла - достаточно сложная задача наблюдательной астрономии. Для ее решетя, помимо позиционных

измерений, неоОходимо привлекать данные о лучевых скоростях. О сложности такой работы говорит следующий факт: в четвертом каталоге орбит визуально-двойных систем (Уорли и Хейнтц, 1983) насчитывается 900 орбит, но лишь для 68 из них известен истинный восходящий узел.

Поэтому актуальными представляются следующие задачи: во-первых, разработке новой методики для определения истинного восходящего узла и, во-вторых, систематическое накопление наблюдательного материала с помощью существующей техники.

'В последнее время существенно повысился интерес к • изучению кратных систем. К сожалению, прогресс в этой области сильно тормозится из-за малого числа открытых и изученных объектов. Например, визувльно-двойных звезд с известной орбитой,! один из компонентов которой спектральная с двойными линиями или затменная система, известно всего около 40. Поэтому поиск и исследование новых кратных систем - весьма актуальная задача.

Раньше кратные системы открывались случайно. В основном, в ходе выполнения каких-либо других исследований. Представляется актуальным осуществить целенаправленную программу поиска кратных систем. Один из путей такого поиска -измерение лучевых скоростей визуально-двойных звезд. О перспективности таких исследований можно судить по следующим данным. Современные исследования частоты встречаемости спектрально-двойных звезд дают значение Х0-15Х для звезд позднего спектрального класса, поэтому можно ожидать, что до

30* визуально-двойных звезд окажутся кратными. Но, тем не менее, среди звезд четвертого каталога орбит визуально-двойных систем значительно меньший процент кратных.

Цель работы:

Разработка и изготовление аппаратуры для дифференциальных измерений лучввых скоростей визуально-двойных звезд. Отработка методики измерений и проведение наблюдений.

Анализ направлений векторов орбитального момента количества движения визуально-двойных звезд на основе измерений автора и данных из литератур«.

Обзор лучевых скоростей визуально-двойных систем поздних-спектральных классов с известной орбитой, с целью поиска и исследования новых спектральных компонентов в таких системах.

Структура и объем диссертации:

Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения, содержит 96 страниц машинописного текста, 16 таблиц, 14 рисунков. Список цитируемой литератур! включает" 76 наименований.

Содержание диссертации:

Во введении обоснована актуальность^темы и показана необходимость проведенных исследований. Дан обзор литературы по теме работы.

Рис. 1. Два положения объекта на щели спектрографа (см. текст).

.Первая глава посвящена Оифференциалъкыл излерениял лучевых скоростей визуально-двойных звезд.

' Для определения ориентации вектора орбитального момента количества движения необходимо знать наклонение орбиты и позиционный угол восходящего узла визуально-двойной системы. Из позиционных наблюдений определяется наклонение орбиты и два значения позиционного угла восходящего узла, отличающиеся на 180? Чтобы устранить эту неопределенность, необходимо измерить разность лучевых скоростей компонентов.

В том случае, когда угловое расстояние между компонентами более 1-2", их изображения могут по отдельности устанавливааться на щель спектрографа, и удается измерить скорость каждого компонента. Когда орбитальный период короток, о амплитуда орбитальных изменений скорости велика, можно разделить линии компонентов в спектре, и тогда необходимость в их пространственном разделении отпадает. Имеется, однако, достаточно широкий класс визуально-двойных систем, у которых о"л рти условия не выполнены: угловое расстояние никогда не п[мЧ'|«тппрт 1-Г.", п линии компонентов в спектре всегда частично

наложены. Для таких систем с периодами в десятки и сотни лет можно использовать метод Оифференцисиъкых излерений.

Пусть (рис.1) щель спектрографа ориентирована перпендикулярно линии, соединяющей компоненты А и В визуально-двойной звезда. Изображение устанавливается на щель асимметрично, так что в одном случае (рис.1а) в щель попадает больше света- от компонента А, а в другом, (рис.1 Ь)- - от компонента В. Соответственно меняется отношение интенсивностей компонентов. Результат наложения их спектральных линий будет различен, и по смещению центра суммарной линии можно установить знак разности лучевых скоростей, несмотря на то, что звезда не разрешена-ни пространственно, ни спектрально. ;

В §1.2 описывается принцип действия и техническое устройство Измерителя Лучевых Скоростей (ИЛС), построенного Токовиншшм A.A. (1987). Именно этот прибор бил модифицирован для диффербнциальных измерений. В §1.3 описываются изменения, внесенные в конструкцию ИЛЗ. Приведены необходимые электрические схемы. Большая часть главы посвящена результатам наблюдений.

Первые дифференциальные наблюдения проведены в феврале-апреле 1992 года на 1-метровом телескопе Цейс-1000 Института Физики АН Литвы на горе Майданак и на 70-сантиметровом телескопе АЗТ-2 (Москва, ГАИШ). В качество 'объектов выбраны три системы ADS 9617, ADS 10157 и ADS 10598. Восходящий узел систем ADS 9617 и ADS 10157 известен из более ранних наблюдений. Эти системы использовались для проверки

работоспособности метода. Для системы ADS 10598 истинный восходящий узел определен впервые.

Результаты измерен ий показали работоспособность метода и позволили определить реальные параметры систем, для которых возможно применить технику дифференциальных измерений. Учитывая полученные данные, была составлена программа дальнейших наблюдений.

В конца главы рассказывается о большой программе наблюдений, выполненной летом 1992 года в Симеизской международной обсерватории. В результате проведенных наблюдений удалось выбрать правильный восходящий узел орбиты (а значит и ориентацию вектора орбитального момента количества движения) у 16 визуально-двойных звезд и открыть 3 кратных системы.

Вторая глава посвящена анализу направлений векторов орбитального момента количества движения визуально-двойных систем.

Момент количества движения - одна из важнейших характеристик замкнутой механической системы. В двойных звездах он складывается из орбитального движения и вращения компонентов вокруг своей оси. Происхождение вращательного момента двойных систем до сих пор окончательно не ясно, но важен тот факт, что вектор орбитального момента количества движения сохраняет пространственную ориентацию в процессе эволюции. Шо .одна величина, частично сохраняющаяся в процессе йволюции, - это пространственное движение системы.

Таким образом, если двойные системы формируются попарно или небольшими.группами и имеют при этом одинаковую ориентацию вектора орбитального момента количества движения и пространственную скорость, то эти характеристики могут сохраниться до нашего времени. Один из возможных механизмов образования, удовлетворяющий этим условиям, предложили. Боннел и Бастьен (1992). Поиск таких следов звездообразования и составляет основную задачу данной части работы.

В параграфе 2.1 дается обзор литературы по исследованиям ^ ориентации вращательного момента в двойных системах.

Параграф 2.2 посвящен описанию источников получения информации об ориентации вектора орбитального момента. Приводится полный список систем с известной ориентацией момента количества движения по измерениям автора и данным из . литературы. Для всех систем с известными параллаксом, собственным движением и лучевой скоростью приводится пространственное движение.

В параграфе 2.3 описывается методика кластерного анализа. Далее эта методика применяется для анализа направлений векторов орбитального момента количества движения визуально-двойных систем. Сделан вывод об их случайной ориентации. Впервые совместно рассматриваются направления векторов углового момента и пространственные движения, '

Приводятся данные об одной паре двойных систем, обладающих близкой ориентацией орбитальных плоскостей и общим собственным движением. Возможно, эта пара связана общим происхождением,

Рио. 2. Кривая лучевых скороотей ADS 12040Aab.

хотя не исключено случайное совпадение. :

Третья глава посвящена обзору лучевых скоростей визуально-двойных звезд с известными орбитальными элементами. Рассматривается вопрос о вероятности обнаружения спектральных подсистем. Делается вывод о возможности открытия значительного количества новых спектральных компонентов в визуально-двойных звездах. Представлена программа наблюдений. Приводятся результаты полученных измерений. Описана- методика обработки наблюдений визуально-двойных систем с дополнительными спектральными компонентами. Далее подробно рассматриваются три новых спектральных подсистемы у ADS 12040, ADS 3248 и ADS 363. Приведены кривые лучевых скоростей. элементы

ч

спектроскопической орбиты и оценки физических параметров

систем. Кривая лучевых скоростей ADS 12040 показана на рис. 2.

*

Новизна работы заключается в следующем:

1. Новыми являются идея, методика и аппаратура для дифференциальных измерений лучевых скоростей визуально-двойных звезд. С их помощью для 16. визуально-двойных систем впервые удалось . выбрать правильное значение позиционного угла восходящего узла орбиты. ■ *

2. Анализ направлений векторов орбитального момента количества движения впервые проводится с привлечением данных о кинематике (пространственное движение) и опирается на новый наблюдательный материал.

3. Обзор лучевых скоростей визуально-двойных звезд с известной орбитой проводится впервые. В ходе обзора измерены лучевые скорости 150 визуально-двойных систем. . В 4 визуально-двойных системах открыты новые спектральные компоненты. Для 3 из них вычислены новые орбиты спектральных подсистем.

На защиту выносятся следующие результаты:

1. Методика и результаты дифференциальных измерений лучевых скоростей визуально-двойных, звезд.

2. Описок систем с известной ориентацией вектора орбитального момента ■ количества движения по результатам измерений автора и данным, полученным из литературы.

3. Вывод о случайной ориентации векторов орбитального момента количества движения визуально-двойных систем.

4. Обзор лучевых скоростей визуально-двойных систем (спектральные классы РБ - Мб) с известной орбитой.

5. Открытие 3 новых спектральных подсистем и определение • их орбит.

Йаучное и практическое значение работы:

Разработанная аппаратура позволила получить новые данные об истинном восходящем узле 16 визуально-двойных систем. Эти данные вместе с данными, полученными из литературы, позволили автору выполнить анализ ориентации векторов орбитального момента количества движения визуально-двойных систем. Метод дифференциальных излерений может оказаться полезным при исследовании ориентации орбитальных плоскостей в кратных системах. Обзор лучевых скоростей визуально-двойных систем .спектрального класса Рб - М5 о известной орбитой дает материал для исследований частоты встречаемости кратных систем. Вновь открытые спектральные подсистему заметным образом увеличивают число известных кратных звезд. Данные, полученные автором, могут оказаться полезны для решения вопроса о механизме звездообразования.

Апробация работы. -

Основные результаты, полученные в диссертационной работе, докладывались на зимней студенческой конференции в г. Сверд-

ловске в 1991 г., семинаре ГАО РАН в- 1992 г., заседании кафедры астрофизики и звездной астрономии фи&ического факультета МГУ в 1994 г. . •

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах: .

1. Смехов М.Г. "Определение ориентации "• орбит визуально-двойных звезд по дифференциальным измерениям лучевых скоростей." // Письма в Астрон. Журнал, т. 19, стр.'202-209, 1993. i. ' ' .

2. Смехов М.Г., Токовинин A.A. "Измерения лучевых скоростей визуально-двойных 'звезд." .// Письма в Астрон. Журнал, Т.19, стр. 193-201, 1993.

3. Smekhov M.G. "Discovery of spectroscopic sub-eystems in visual double stars." //Inf. Clrc. Conn. 26, IAO Ko. 121,

1993. ••

4. Смехов М.Г. "Третий компонент ' в визуальной двойной системе ADS 12040" // Письма в Астрон. Журнал, т.20, * 6,

1994.

В работе [2] Токовинину A.A. принадлежат измерения лучевой скорости компонентов широких пар (угловое расстояние больше 1.5"). Автору принадлежат дифференциальные измерения более тесных пар.

Цитированная литература. Боннелл и Бастьен '/Bonnell I., Bastlen P.) // Complementary approaches to double and multiple star research. Proc. IAU Coll. * 135. Eda. McAllster H.A., Hartkopf W.I. ASP Conf. Ser. V.32. P.206. 1992. Токовинин A.A. // Астрон. Журнал. 1987. Т.64. С. 196. Уорли и Хейнтц (Rorley О.В., Heinta W.D.) // Publ. of the United States Naval obs. 1933. Seo. Ser. V. XXIV. Pt. VII.