UBVRI фотометрия и колориметрия вспышек звезд типа UV Cet тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ

На правах рукописи

Ловкая Маргарита Николаевна

ЦВУШ ФОТОМЕТРИЯ И КОЛОРИМЕТРИЯ ВСПЫШЕК ЗВЕЗД ТИПА ЦУ СЕТ

01.03.02 - астрофизика и звёздная астрономия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

13 МАП 2015

005568494

Санкт-Петербург - 2015

005568494

Работа выполнена в Государственном бюджетном научном учреждении Республики Крым Научно-исследовательский институт «Крымская астрофизическая обсерватория»

Научный руководитель: ЖИЛЯЕВ Борис Ефимович,

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник

Официальные оппоненты: САВАНОВ Игорь Спартакович,

доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник отдела физики и эволюции звезд Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института астрономии Российской академии наук

КОПАЦКАЯ Евгения Николаевна,

кандидат физико-математических наук, доцент кафедры астрономии математи-ко-механического факультета Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет»

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова Российской академии наук (ИЗМИРАН)

Защита диссертации состоится 5 июня 2015г. в 12 час. 45 мин. на заседании диссертационного совета Д 002.120.01 Главной (Пулковской) астрономической обсерватории Российской академии наук (ГАО РАН) по адресу: 196140, г. Санкт-Петербург, Пулковское шоссе, дом 65

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГАО РАН и на сайте www.gao.spb.ru

Автореферат разослан 30 апреля 2015г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Милецкий Евгений Викторович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Согласно современным данным звезды типа UV Cet являются наиболее многочисленным классом среди переменных звезд и составляют значительную часть всего звездного населения — от 40% до 90% [1]. С накоплением данных об активности вспыхивающих звезд сформировалась концепция тождественности физической природы явлений, наблюдаемых на этих звездах и на Солнце [2]. Одна из существенных особенностей звезд типа UV Cet — спорадические достаточно быстрые вспышки в оптике, по мощности превышающие солнечные на 23 порядка.

Космические исследования, современные наблюдения на наземных телескопах показали, что вспыхивающим красным карликам присущи и другие проявления солнечной активности. Обнаружено излучение в рентгене и ультрафиолете, свидетельствующее о присутствии мощных корон и хромосфер у этих звезд. Непосредственно зарегистрированы вспышки в широком диапазоне длин волн — от жесткого рентгена и далекого ультрафиолета до микроволнового радиоизлучения. Обнаружены холодные пятна, проявляющиеся в медленных изменениях блеска звезды с малыми амплитудами, открыты многолетние циклы активности, аналогичные 11-летнему солнечному циклу. Эти открытия подтвердили правильность взгляда на активность поздних звезд главной последовательности как активность солнечного типа. Представленная диссертация посвящена исследованию одного из наиболее ярких проявлений такой активности - оптических вспышек красных карликов, а именно, исследованию тонкой временной структуры вспышек избранных звезд типа UV Cet методами фотометрии и колориметрии с высоким временным разрешением.

Актуальность темы. Колориметрия звезд базируется на данных многоцветной фотометрии в области от ~ 3300 Â до ~ 9000 Â, например, в широкополосной системе UBVRI. Для быстропеременных и сравнительно слабых объек-

3

тов, к которым относятся вспыхивающие звезды, колориметрия является основным количественным методом анализа излучения. Она позволяет проводить диагностику излучения небесного тела и определять такие характеристики космической плазмы как ее цветовая или эффективная температура, концентрация электронов, оптическая толщина. Для оценки параметров излучающей плазмы по данным колориметрии разными авторами выполнены многочисленные модельные расчеты. В частности, расчеты цветовых характеристик излучения абсолютно черного тела (АЧТ), синхротронного излучения, излучения фотосферы красного карлика при ее нагреве быстрыми е ~~ и р, излучения водородной плазмы оптически тонкой и оптически толстой в Бальмеровском континууме в широких пределах температур и электронных концентраций. Таким образом, мониторинг звезды в полосах UBVRI на протяжении времени жизни вспышки теоретически дает возможность получить детальную картину характеристик плазмы вспышки и их изменений со временем. Однако колориметрия вспышек красных карликовых звезд до недавнего времени не приводила к однозначным выводам о свойствах собственного излучения вспышек. Необходимая точность значений цветовых характеристик вспышечной плазмы достигалась лишь для наиболее ярких вспышек на небольших участках кривых блеска в окрестностях максимума и на нисходящей ветви.

Основные трудности в интерпретации данных колориметрии вспыхивающих звезд ранее были связаны с невысоким временным разрешением (5 — 19 сек) и недостаточной точностью наблюдений в полосе U (~ 0.15 mag).

Цель и задачи исследования. С конда 90-х гг. были организованы кампании синхронных наблюдений вспыхивающих звезд с высоким временным разрешением (0.1 сек и меньше) на нескольких удаленных телескопах. Для обработки данных синхронного мониторинга вспышек была применена цифровая фильтрация, что резко повысило точность оценок блеска и цветов вспышек. В результате было обнаружено появление высокочастотных колебаний (ВЧК) во время вспышки и установлено, что вызванные этим вариации колор-индексов

4

собственного излучения вспышек могут на протяжении нескольких секунд доходить до 1 звездной величины и более [3,4]. В ранних работах по колориметрии эти факторы не учитывались.

Комбинация новых подходов при выполнении колориметрии открыла возможность исследовать поведение цветовых характеристик излучения вспы-шечной плазмы практически от момента зарождения вспышки до полного ее угасания.

В связи с этим были поставлены с ледующие задачи:

1. В рамках регулярно проводимых наблюдательных кампаний Синхронной Сети Телескопов с участием 1,25-м рефлектора АЗТ-11 НИИ "КрАО" получить записи кривых блеска избранных вспыхивающих звезд одновременно на нескольких телескопах с высокой степенью синхронизации по времени (лучше 0.01с) и с высоким временным разрешением (0.1 с).

2. Провести поиски и исследования ВЧК в кривых блеска вспышек, наблюдавшихся синхронно на нескольких телескопах, используя методику цифровой фильтрации и спектральный анализ.

3. Провести колориметрический анализ многоцветных кривых блеска собственного излучения сильных вспышек, наблюдавшихся с высоким временным разрешением с помощью UBVRI-фотометра на 1.25-м рефлекторе АЗТ-11 НИИ "КрАО". Проследить характер изменения параметров вспышечной плазмы на протяжении максимально возможной части вспышки.

4. Получить оценки температуры и площади исследуемых вспышек в максимуме блеска.

Объектами исследования являются избранные переменные звезды типа UV Cet: EV Lac, AD Leo, YZ CMi.

Предметом исследования служат кривые блеска с высоким временным разрешением вспышек переменных звезд типа UV Cet: EV Lac, AD Leo, YZ CMi.

Для получения, обработки и анализа наблюдательного материала приме-

5

нялись следующие методы исследования', фотометрия, колориметрия, цифровая фильтрация рядов наблюдений, спектральный анализ данных наблюдений с помощью Фурье- и вэйвлет-преобразований, метод двухцветных диаграмм и построение временных треков вспышек.

Научная новизна полученных: результатов. Для избранных вспыхивающих красных карликов получен обширный наблюдательный материал, содержащий ЦВУШ кривые блеска вспышек и кривые блеска звезды в невозмущенном состоянии с высоким временным разрешением.

С высокой степенью достоверности доказано присутствие в излучении вспышек ВЧК, открытых в 1972г. Родоно [5] и впервые после этого уверенно зарегистрированных Жиляевым и др. в 1998г. [4]. Обнаружены высокочастотные пульсации показателей цвета собственного излучения вспышек с амплитудами до 0.5-1Ш.

Впервые получены временные треки звездных вспышек на двухцветных диаграммах для всех этапов вспышки. Это позволило проследить изменения по мере развития вспышки таких характеристик вспышечной плазмы как оптическая толщина и температура практически от момента возгорания вспышки до почти полного угасания.

Впервые получены оценки эволюции температурного режима вспышек красных карликов. Обнаружено быстрое остывание плазмы вблизи максимума блеска вспышек.

Получены новые оценки температуры вспышечной плазмы в максимуме блеска и площади участка звездной по верхности, охваченного вспышкой.

Апробация результатов диссертации. Результаты диссертационной работы докладывались на семинарах в НИИ КрАО и на следующих конференциях:

1. международная конференция "АСТРОЭКО-2002", 12-16 августа 2002г., Терскол, Россия;

2. международная конференция "Переменные звезды-2005", 22-26 августа 2005г.. Одесса, Украина;

3. международная конференция "Физика небесных тел", 12-19 сентября 2005г., НИИ КрАО, Научный, Украина;

4. Всероссийская астрономическая конференция (ВАК-2010) "От эпохи Галилея до наших дней", 13-18 сентября 2010г., CAO РАН, Ниж. Ар-хыз, Россия;

5. международная конференция, посвященная 30-летию Обсерватории Рожен, 27-30 сентября 2011 г., Болгария.

Связь с научными программами, планами, темами. Все исследования в данной работе выполнены в соответствии с научным планом Лаборатории физики звёзд НИИ "Крымская астрофизическая обсерватория" в рамках следующих научных тем: № 0101U002224 Активность солнечного типа на звездах разных масс и возраста (2001-2003), № 0103U002158 Солнечная активность в мире звезд (2004-2006), № 0106U012583 Магнетизм и активность звезд (20072009), № 0109U008873 Звездный магнетизм солнечного типа (2010-2012).

Практическое значение полученных результатов. Практическая ценность работы состоит в полученных и опубликованных новых результатах по тонкой временной структуре вспышек красных карликов: данные о присутствии ВЧК в излучении вспышек и параметры этих колебаний; временные треки вспышек, охватывающие пршстически все время существования вспышки; оценки эволюции температурного режима и площади вспышек.

Полученные результаты по тонкой временной структуре вспышек и параметрам вспышечной плазмы могут быть использованы при построении моделей вспышек.

Использованная в диссертационных работах методика наблюдений и обработки наблюдательного материала может быть применена для исследования

структуры вспышек на звездах других типов переменности: ЯБ СУп, ВУ Ога, хромосферно-активных.

Полученный наблюдательный материал с высоким временным разрешеи-ем может быть использован для продолжения изучения тонкой временной структуры вспышек, поиска и исследования микровспышек и других работ.

Личный вклад соискателя.

В работе [1] диссертант принимал участие в обработке наблюдательного материала из архива КрАО и анализе полученных результатов.

В работе [5] диссертантом выполнено исследование опубликованных за 1952-2008 гг данных об оптических вспышках и построена гистограмма частотного распределения амплитуд вспышек.

Работы [4] и [7] — получение наблюдательного материала, участие в обработке наблюдательных данных и анализе полученных результатов.

Работы [2] и [3] — получение наблюдательного материала, участие в обработке наблюдательных данных, анализе полученных результатов, написании текста и подготовке статьи к публикации.

Работа [6] выполнена без соавторов по наблюдательным данным из архива КрАО.

Работа [8] выполнена без соавторов по наблюдательному материалу, полученному диссертантом.

Данные ЦВУШ мониторинга вспыхивающих звезд на 1.25-м телескопе АЗТ-11 КрАО за период 2001-2010 гг. получены соискателем самостоятельно.

На базе пакета программ Жиляева соискателем были написаны сценарии отдельных этапов обработки данных многоцветной фотометрии, полученных на телескопе АЗТ-11 КрАО.

Структура и содержание диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка цитированной литературы. Общий объем

диссертации составляет 119 страниц, включая 105 страниц текста, 35 рисунков,

8

8 таблиц и список цитированной литературы из 130 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обоснована актуальность темы, отмечена связь работы с научными программами, сформулированы цель и задачи работы, указана научная новизна полученных результатов, определен личный вклад соискателя в научные работы, опубликованные по теме диссертации, и апробация результатов диссертации.

В Главе 1 описана эволюция взгляда на переменность звезд рассматриваемого типа, проведен обзор основных результатов, полученных в области исследования оптических вспышек красных карликов, и на основании этого намечены главные направления диссертационного исследования.

Звезды типа UV Cet были выделены в отдельный класс переменных в середине XX столетия, когда и началось их активное изучение. К этому типу эруптивных звезд было отнесено около двух десятков карликов спектральных классов dM3e-dM6e, на которых наблюдались вспышки до 6Ш с быстрым подъемом и более медленным спадом, общей длительности минуты или десятки минут. Открытие на UV Cet-звездах явлений и структур, наблюдаемых на Солнце (гигна, мощные хромосферы и короны, многолетние циклы, аналогичные солнечному 11-летнему), привело к заключению, что активность вспыхивающих красных карликов имеет ту же природу, что и солнечная активность, т.е. все наблюдаемое разнообразие активных процессов определяется влиянием локальных структур магнитного поля, возникающих при взаимодействии подфо-тосферной конвекщш и вращения звезды. По современным представлениям к переменным типа UV Cet относят звезды нижней части главной последовательности, на которых наблюдаются явления, характерные для солнечной активности. Такими звездами могут быть до 90% всех звезд. Следовательно, оптические вспышки типа UV Cet, - весьма распространенное явление, наиболее ярко проявляющееся на МЗе-Мбе карликах.

Широкая распространенность вспышек рассматриваемого типа в мире звезд и тесная связь с другими проявлениями активности солнечного типа указывают на актуальность изучения природы этого явления. Данная диссертация посвящена исследованию тонкой временной структуры вспышек избранных звезд типа UV Cet методами фотометрии и колориметрии.

Несмотря на присущие вспышкам красных карликов общие черты (крутой подъем яркости, острый узкий максимум, более плавный спуск), трудно найти две вспышки с идентичными кривыми блеска. Часто наблюдаются мно-гокомпонентность вспышек, отсутствие участков экспоненциального спада блеска, вторичные максимумы блеска на нисходящей ветви.

В 1972 г. Родоно обнаружил быстрые колебания с периодом около 13 с, которые накладывались на кривую блеска вспышки. Амплитуда колебашш составляла около 25% интенсивности в белом свете для звезды в спокойном состоянии. Реальность открытых Родоно пульсаций яркости в оптике впервые подтвердил Жиляев с коллегами при проведении международной кампании наблюдений EV Lac в сентябре-октябре 1998 г. Уверенное согласие результатов, полученных синхронно на удаленных друг от друга инструментах организованной Б.Е. Жиляевым Синхронной Сети Телескопов доказало звездную природу обнаруженных колебаний.

Высокочастотные колебания (ВЧК) у вспыхивающих карликовых звезд были обнаружены также в радиодиашзоне и в рентгене.

Дальнейшее изучение ВЧК позволило связать их с быстрыми магнито-звуковыми колебаниями корональных магнитных петель и получить оценки размеров петли, напряженности магнитного поля, температуры и концентрации плазмы в области энерговыделения. Однако большое число неизвестных параметров в существующих методиках диагностики звездных петель приводит к заметным расхождениям у разных авторов, поэтому необходимо дальнейшее развитие методов диагностики, для чего, в свою очередь, нужны исследования тонкой временной структуры звездных вспышек [6].

Главные затруднения на этом пути связаны со слабостью вспыхивающих звезд и быстротечностью вспышек. Основным количественным методом анализа излучения слабых и быстропеременных объектов служит колориметрический анализ данных многоцветной фотометрии, например, в системе UBVRI.

Наиболее полное колориметрическое исследование вспышек звезд типа UV Cet было выполнено в Крымской астрофизической обсерватории в 1986 — 1995гг. Анализ цветов ярких вспышек с помощью двухцветных диаграмм показал, что излучение сильных вспышек в максимуме блеска в полосах UBV близко к излучению абсолютно черного тела (АЧТ) с температурой от 10 ООО до 25 ООО К, и что для представления излучения вспышки наиболее подходящей является комбинация кратковременного чернотельного ихтучения в окрестностях максимума вспыинси и более длительное свечение водородной плазмы [7,8].

Долгое время патруль вспышек осуществлялся с временным разрешением 10-20с. Невысокая точность наблюдений не позволяла проследить эволюцию цветов вспышечного излучения вдоль всей вспышки. В то же время стало ясно, что для вспышек на красных карликах большой интерес представляет изучение изменений потоков излучения с временным разрешением в доли секунды [9].

С 1996 г. при участии КрАО был начат новый этап исследования звездных вспышек с принципиальной задачей существенно повысить временное разрешение и точность получаемых данных за счет новых методик наблюдения и обработки наблюдательного материала. Совместно с другими обсерваториями (координатор Б.Е.Жиляев, ГАО НАНУ, Киев) были организованы регулярные кампании синхронных наблюдений вспыхивающих звезд с высоким временным разрешением (0.1 с и меньше) на нескольких удаленных телескопах. Для обработки данных синхронного мониторинга вспышек была применена цифровая фильтрация, что резко повысило точность оценок блеска и цветов вспышек. Комбинация новых подходов позволила получить детальную картину изменения со временем характеристик вспышечной плазмы практически от момента зарождения вспышки до почти полного ее угасания.

11

Глава 2 посвящена описанию Синхронной Сети Телескопов (SNT) и наблюдений, выполнявшихся диссертантом по программе SNT на 1.25-м рефлекторе в КрАО. В режиме скоростной фотометрии для эффективной работы удаленных телескопов точность их синхронизации должна быть на порядок выше времени экспозиции. Тогда наборы данных с разных телескопов можно рассматривать как наборы с одним и тем же полезным сигналом и некоррелированными атмосферными и фотонными шумами. SNT работает как единый инструмент, позволяющий освободиться от влияния атмосферных и инструментальных помех и обнаружить быстрые и малоамплитудные изменения, скрытые при низком временном разрешении.

SNT включает телескопы пяти обсерваторий в Украине, России, Греции и Болгарии: пик Терскол, 2-м и 60-см; КрАО, 1.25-м, 50"; Стефанион, Греция, 30"; Рожен, 2-м и Белоградчик, 60-см, Болгария. Координационный центр SNT находится в ГАО НАНУ, Киев. Система точного времени с помощью GPS-приемников обеспечивает точность синхронизации фотометрических комплексов не хуже 0.001с по отношению к UTC. Характерное время накопления, используемое для мониторинга вспыхивающих звезд — 0.1с. Диссертант ведет наблюдения по программе SNT на 1.25-м телескопе АЗТ-11 КрАО с 2001г. За период 2001-2010 в течение 110 ночей было получено 350 часов записи кривых блеска звезд типа UV Cet.

В Главе 3 рассматривается методика обработки полученного наблюдательного материала. Традиционный прием повышения отношения S/N состоит в увеличении времени накопления сигнала. Однако при изучении быстрой переменности, как в случае вспыхивающих звезд, необходимо получить кривые блеска с высоким уровнем отношения S/N, не потеряв высокого временного разрешения. Для достижения этой цели использовалась методика цифровой фильтрации. Ряды измерений n(i) обрабатывались цифровым фильтром Кайзера с коэффициентами h(i):

• с ¿Л 'о \П1'-\>Ч1)

/¡(к)---- и(-к) = —цт,с1__-_^_¿, где 1„{х) — модифицированная функция

пк га(г])

Бесееля нулевого порядка, т] - параметр модели фильтра, / - число пар коэффициентов фильтра.

Фильтр Кайзера полностью определяют три основных входных параметра: полоса пропускания (задается частотой среза фильтра к), ширина переходной зоны ¿V и величина подавления сигнала в зоне заграждения, выраженная в децибелах. Фильтр низких частот Кайзера эффективно пропускает частотный спектр сигнала ниже частоты среза ис, а частота в зоне заграждения (т.е. выше К:) уменьшает с заданным коэффициентом подавления.

Процедура фильтрации уменьшает дисперсию шумов пропорционально

полосе пропускания фильтра: а = ^ ¡^Ры, N = , где у0 = 1/(2Дг) — полоса сигнала, ус — полоса пропускания фильтра.

Частотный спектр излучения вспышек исследовался с помощью Фурье- и вэйвлет-анализа. Последний позволяет не только обнаружить колебания, но и локализовать их по времени в том случае, когда частотный спектр процесса изменяется со временем.

Исследование динамики колориметрических характеристик вспышек проводилось с использованием теоретических двухцветных диаграмм и техники цветовых треков. Вспышка является локальной структурой на поверхности звезды и не изменяет звезду в целом. Поэтому колориметрическому анализу подвергается так называемое собственное излучение вспышки — возникающий во время вспышки избыточный поток излучения от уровня излучения спокойной звезды. Эволюция цветовых характеристик собственного излучения вспышки прослеживается по временным трекам вспышки на теоретических двуцветных диаграммах, рассчитанных для известных источников излучения. Выбор источников был сделан с учетом выводов предыдущих исследований (КрАО 1986-1995). Трек строится как последовательность эллипсов, следующих с интервалом 1с. Положение каждого эллипса определяется показателями

13

цвета, а размеры — пуассоновскими ошибками цветов (±2ст) для данной точки на кривой блеска вспышки. Техника временных цветовых треков обеспечивает высокую точность, необходимую для диагностики различных механизмов радиации, ответственных за наблюдаемое излучение вспышки и позволяет проследить изменение некоторых характеристик вспышечной плазмы, начиная с самой ранней фазы развития вспышки.

Колориметрический анализ вспышек (глава 5) показал, что излучение в максимуме вспышки имеет спектр абсолютно черного тела. Это позволило определить температуру вспышечной плазмы в момент максимума блеска.

/ F /

Площадь вспышки оценивалась по формуле ys = (Ю'"1"' -1) иур , где S — площадь видимого диска звезды, A U-амплитуда вспышки в полосе U, FUo и F¡j — функция Планка фотосферы и вспышки с эффективной температурой Тм.

В Главе 4 описаны результаты поиска и исследования высокочастотных колебаний в излучении вспышек. Исследованы 8 сильных вспышек, наблюдавшихся на трех красных карликах: EV Lac, AD Leo и YZ CMi.

Вспышка EV Lac 11.09.1998 (Tniax = 21:55:09UT, AU=2.00m , AT ~ 90 мин) синхронно наблюдалась в UBVRi на 1.25-м телескопе КрАО. и в полосе В на 0.76-м телескопе обсерватории Стефанион в Греции. Анализ данных многоцветного мониторинга с 1.25-м телескопом КрАО, проведенный с применением цифровой фильтрации, подтвердил реальность быстрых оптических колебаний блеска на протяжении значительной части вспышки. Обнаружено, что показатели цвета быстрых колебаний испытывают сильную переменность (до Ira за 10с), в частности на восходящей ветви вспышки, тогда как показатели цвета самой вспышки изменяются плавно. Присутствие ВЧК в излучении вспыш.ш приводит к тому, что цвет вспышки колеблется от красного до синего на секундной шкале времени.

Вспышка EV Lac 14.09.2004 г. (Ттах = 20:31 UT, AU > 2т , AT - 40 с) наблюдалась синхронно на трех телескопах: 2-м (Терскол), 50" и 1.25-м АЗТ-11 (КрАО). После вычитания сглаженных кривых блеска вспышки высокочастст-

ным фильтром Кайзера (vc = 0.167 Гц, dv = 0.1 Гц, 50 дБ) обнаружено присутствие ВЧК с хорошим согласием результатов, полученных на разных инструментах. Период колебаний ~ 4.5 с, амплитуда — несколько сотых звездной величины. Вейвлет-спектр мощности с 95% уровнем доверия показывает пик мощности, соответствующий колебаниям с периодом 3-5 с на интервале около 20 с в окрестности максимума вспышки. Спектральный анализ данных в полосах U и I по наблюдениям на 1.25-м АЗТ-11 КрАО, обнаружил колебания в этих полосах с периодами 4.5 и 6.3 с соответственно с уровнем доверия выше 99%. Между колебаниями, в полосах U и I, отмечается сдвиг по частоте.

Вспышка EV Lac 12.09.2004 г. (Т™* = 22:53 UT, AU ~ 1.5т , ДТ > 150 с). Эту вспышку зарегистрировали все астропункты SNT в Украине, России, Греции и Болгарии. Исходные и сглаженные кривые блеска в полосе U, полученные одновременно в обсерваториях КрАО, Белоградчик и Стефанион, имеют высокую степень совпадения. Фильтрованные кривые ясно показывают присутствие ВЧК на нисходящей ветви вспышки. Спектры мощности, вычисленные по этим кривым блеска демонстрируют колебания с периодами около 17, 8 и 6 секунд. Вейвлет-спектры мощности, построенные с использованием вейвле-тов Морле показывают, что ВЧК с периодом около 17 с появляются вблизи начала вспышки.

Для двух наиболее сильных вспышек EV Lac 15.10.1996 и 10.10.1998 обнаружено, что показатели цвета вспышечного излучения испытывают квазипериодические вариации, вызванные присутствием ВЧК в собственном излучении вспышки Эти цветовые вариации отчетливо прослеживаются на протяжении всей вспышки. В частности амплитуды колебаний B-V меняются от сотых до десятых звездной величины, квазипериоды составляют около 15 с у первой вспышки и около 25 с у второй.

Близкий результат получен для последовательности двух сильных вспышек AD Leo 4.02.2003. Показатель B-V изменяется практический на всем протяжении обеих вспышек с переменной амплитудой (до ~ 0.5Ш ) и периодичностью около 13 с и 18 с соответственно.

Очень яркая вспышка YZ CMi 9.02.2008 с AU=5.68m была зарегистрирована только на 2-м телескопе пика Терскол. По данным публикаций за 19522008гг о 325 оптических вспышках YZCMi диссертантом построена гистограмма частотного распределения амплитуд вспышек в полосе U, показавшая, что вспышка 9.02.2008 имела наибольшую амплитуду за предыдущую историю наблюдений YZ CMi.

В Главе 5 представлены результаты колориметрического анализа рассмотренных в Главе 4 ярких вспышек красных карликов EV Lac и AD Leo. Применение техники фильтрации и колориметрического анализа, описанной в Главе 3, позволило выполнить детальный анализ собственного излучения упомянутых вспышек практически на всем промежутке времени их регистрации. Получены оценки температур и размеров вспышек в максимуме светимости.

Вспышка EV Lac 14.09.2004. Обнаружено, что в ближайших окрестностях максимума (± 5 секунд) излучение вспышки становится чернотельным при Ты, от (20000 ± 2000) К в начале до ~ 18500 К в максимуме. Далее плазма становится оптически толстой в Вас , ее температура понижается до Те~ 8000 — 10000 К. В конце вспышка излучает как оптически тонкая в Вас водородная плазма с Те ~ 10000 К. Подтверждено, что вариации показателей цвета за время существования вспышки могут достигать 1"' и более.

Вспышка EV Lac 12.09.2004 в начале излучает как плазма, оптически толстая в Вас с Те ~ 10000 К, через 10 с достигает максимума блеска и излучает как АЧТ с Тъь = 22000- 17000 К при наиболее вероятном значении 18500 К. После максимума вспышка начинает осциллировать между областями диаграммы, занятыми водородной плазмой оптически толстой и оптически тонкой в Вас, и заканчивается в области оптически тонкой плазмы.

Колориметрический анализ вспышек EV Lac 15.10.96 и 10.10.98 впервые был выполнен Алексеевым и др. (АЖ 2000, 77, 777). Они отметили, что пред-максимальное излучение вспышек локализуется вблизи чернотельного излучения, сдвигаясь к максимуму в более холодную область (от 20000 до 10000 К). Недостаточная точность определения цветов собственного излучения вспышки

16

ограничила возможности исследования небольшим участком вспышки около максимума блеска. Выполненный диссертантом анализ с применением цифровой фильтрации позволил провести диагностику плазмы этих вспышек на всем их протяжени и.

Вспышка EV Lac 15.10.1996 начинается близко к области излучения оптически тонкой плазмы. Через 86 с вспышка достигает максимума при температуре Тъь ~ 15000 К. Около 1 минуты в окрестностях максимума блеска вспышка светит как АЧТ. За это время ее температура падает от 20000 до 12000 К, после чего трек вспышки перемещается в область плазмы с тВас^1 Д° конца мониторинга вспышки (>15мин).

Вспышка EV Lac 10.10.1998 также началась в области оптически тонкой плазмы и достигла максимума через 78 с при температуре около 16000 К. Чер-нотельный характер излучения сохраняется около 1 мин в окрестностях максимума, за это время температура снижается до 14000 К. Покинув линию АЧТ, вспышка становится оптически толсто л с Те 14000 - 15000 К на 5 мин, после чего начинает колебаться между состояниями тВас > 1 и х[!ас < 1.

Вспышки AD Leo 4.02.2003. Рассматривалась непрерывная последовательность из 3 вспышек с AU= 1.65ш, ~ 0.2т, 1.76т. Для ярких вспышек построены цветовые треки, для слабой сделана оценка площади в предположении, что температурный режим трех вспышек одинаков.

Первая вспышка при достижении интенсивности 10% от максимума находится близко к области излучения водородной плазмы с xDac< 1, Те ~ 10000 К и Ne ~ Ю10 см"3. Через несколько секунд начинает светить как АЧТ с Тьь~ 21000 ± 1000 К, а через 20 секунд от начала достигает максимума при Thb ~ 14000 К. К середине нисходящей ветви Thh понижается до ~ 9000-10000 К. До этого момента излучение сохраняет чернотельный характер (всего ~ 1.5 мин). Далее трек переходит сначала в область плазмы тВас > 1 и после нескольких колебаний между тВас > 1 и Твас < 1 заканчивается в области тВас < 1 (рис. 1).

Рис. 1. Фрагмент и полный трек 1-й вспышки AD Leo 4.02.2003.

Вторая вспышка имеет сложную кривую блеска со множеством вторичных максимумов. При интенсивности в U 7% от максимума вспышка излучает как оптически толстая плазма с Те ~ 11000 ± 1000 К. Через 4-5 с она начинает светить как АЧТ с Тьь~ 13000-17000 К, а на 13-й секунде вспышка достигает максимума при Tbb ~ 13000 К. В течение 3.5 минут трек вспышки передвигается вдоль линии АЧТ, совершая при этом колебания в область плазмы с тВас> 1. С середины нисходящей ветви ее трек полностью переходит в область плазмы с тВас> 1 при Те от 10000 до 15000 К.

Получены оценки хода температуры вспышечной плазмы на интервале времени, когда вспышка излучает как АЧТ. Обнаружено быстрое остывание плазмы вблизи максимума блеска вспышки.

По найденным значениям Тьь в максимуме вспышки сделаны оценки площадей 6 вспышек с AU от 1.49™ до 3.73 m . Результаты согласуются с оценками других исследователей [10]. Оценка площади слабой вспышки (AU ~ 0.2Ш) AD Leo сделана в предположении, что ее температурный режим такой же, как у сильных вспышек.

В Заключении подведены итоги и сформулированы выводы диссертационного исследования.

выводы

1. В течение 110 ночей в 2001-2010гг на 1.25-м рефлекторе АЗТ-11 НИИ КрАО проводился скоростной UBVRI мониторинг избранных звезд типа UV Cet. Основная часть наблюдений выполнена в рамках регулярных международных наблюдательных кампаний Синхронной Сети Телескопов с участием КрАО. Полученный наблюдательный материал содержит около 350 часов записи UBVR1 кривых блеска вспышек и звезд в невозмущенном состоянии с высоким временным разрешением (0.1с).

2. С высокой степенью достоверности доказано присутствие в излучении вспышек ВЧК с периодами от 4.5 до 25 с и амплитудами до ~ 0.05ш. Впервые показано, что ВЧК в излучении вспышек приводят к появлению высокочастотных пульсаций показателей цвета собственного излучения вспышек с амплитудами до 0.5-1™ . Для вспышек, наблюдавшихся синхронно на нескольких удаленных телескопах, полученные результаты совпадают в пределах ошибок.

3. Проведен колориметрический анализ UBVRi-кривых блеска собственного излучения сильных вспышек, наблюдавшихся с высоким временным разрешением на 1.25-м рефлекторе АЗТ-11 КрАО. Впервые получены временные треки звездных вспышек на двухцветных диаграммах практически для всех этапов вспышки. Это позволило впервые построить развернутый сценарий эволюции вспышечного излучения: а) сразу после возгорания вспышка излучает как оптически тонкая в Вас водородная плазма; б) в области максимума на протяжении некоторого времени (от 20-30 секунд до 3 минут) излучение вспышек носит чернотельный характер; в) примерно в середине нисходящей ветви плазма вспышки на некоторое время переходит в состояние оптичеаси толстой в В а с, г) в конце вспышки могут наблюдаться колебания плазмы между состояниями оптически толстой и оптически тонкой в Вас\ д) вспышка заканчивается в области оптически тонкой в Вас водородной плазмы.

4. Впервые получены оценки эволюции температурного режима вспышек красных карликов. Обнаружено быстрое остывание плазмы вблизи максимума

19

блеска вспышек: за время пребывания вспышки на линии АЧТ пздсние Тъь составляет от 2000-3000 до 10000-11000 К.

5. Сделаны новые оценки температуры вспышечной плазмы в максимуме блеска и площади участка звездной поверхности, охваченного вспышкой, в том числе впервые для слабой вспышки с Ш ~ 0.2"1. Оценки, полученные для ярких вспышек, находятся в согласии с результатами других исследователей.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Для избранных вспыхивающих красных карликов получен однородный наблюдательный материал, содержащий ЦВУИ кривые блеска вспышек и кривые блеска звезды в невозмущенном состоянии с временным разрешением 0.1 с. Точность и информативность полученных результатов существенно повышена за счет применения высокого временного разрешения и цифровой фильтрации.

2. С высокой степенью достоверности доказано присутствие в оптическом излучении вспышек высокочастотных колебаний с периодами секунды-десятки секунд. Обнаружены высокочастотные пульсации показателей цвета собственного излучения вспышек с амплитудами до 0.5-1™.

3. Впервые получены временные треки звездных вспышек на двухцветных диаграммах для всех этапов вспышки. Это позволило впервые построить развернутый сценарий эволюции вспышечного излучения: в начале вспышка излучает как оптически тонкая в Вас водородная плазма, в окрестностях максимума и первой половине нисходящей ветви — как абсолютно черное тело, во второй половине нисходящей ветви — как оптически толстая в Вас плазма, в конце вспышки — как оптически тонкая в Вас плазма.

4. Впервые получены оценки эволюции температурного режима вспышек красных карликов. Обнаружено быстрое остывание плазмы вблизи максимума блеска вспышек. За время пребывания вспышки на линии АЧТ (от 20-30 секунд до 3 минут) падение Тьь составляет от 2000-3000 до 10000-11000 К.

5. Получены новые оценки температуры вспышечной плазмы в максимуме блеска и штощади участка звездной поверхности, охваченного вспышкой.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Соискатель имеет 32 опубликованных работы, в том числе 8 работ по теме диссертации из которых 8 опубликовано в рецензируемых научных изданиях. В том числе 2 статьи в научных журналах и изданиях, которые включены в перечень российских рецензируемых научных журналов и изданий для опубликования основных научных результатов диссертаций, а также 6 работ в зарубежных научных изданиях; 1 работа опубликована в материалах международной конференции. В 2 статьях диссертант является первым автором и 2 работы выполнены самостоятельно без соавторов.

Основные результаты диссертации изложены в следующих работах:

1. В. Zhilyaev, Ya.Romanyuk, О. Svyatogorov, I. Verlyuk, I. Alekseev, M. I/Ovkaya. S. Avgoloupis, M. Contadakis, J. Seiradakis, A. Antov, and R. Konstantinova-Antova, Fast UBVRI colorimetry of stellar flares on EV Lacertae // Kinematics and Physics of Celestial Bodies. Supplement — 2003. - No 4. — P. 30-35.

2. M.N.Lovkaya. B.E.Zhilyaev, Colorimetry of two flares on EV Lacertae from UBVRI observations in 2004 // Odessa Astron. Publ. - 2006. - Vol. 18,- P. 7477.

3. М.Н.Ловкая, Б.Е.Жиляев, Колориметрия двух вспышек EV Lac по UBVRI наблюдениям в 2004г // Изв. Крым, астрофиз. обе. - 2007. - Т. 103, №3. -С. 158-168.

4. Zhilyaev, В. Е.; Romanyuk, Ya. О.; Svyatogorov, О. A.; Verlyuk, I. А.; Kaminsky, В.; Andreev, М.; Sergeev, А. V.; Gershberg, R. Е.; Lovkava, М. N.; Avgoloupis, S. J.; Seiradakis, J. H.; Contadakis, M. E.; Antov, A. P.; Konstantinova-Antova, R. K.; Bogdanovski, R. Fast colcrimetry of the flare star EV Lacertae from

UBVRI observations in 2004// Astron. Astrophys. - 2007. - V. 465. - P. 235-240.

21

5. Жиляев Б. Е., Цап Ю. Т., Андреев М. В., Степанов А. В., Копыло-ва Ю. Г., Гершберг Р. Е., Ловкая М. Н.. Сергеев А. В., Верлнж И. А., Стецен-ко К. О. Пульсации оптического излучения вспышки YZ CMi 9 февраля 2008 г. // Кинемат. и физ. небес, тел - 2011. - Т.27, N3, - С.75-84.

6. М.Н.Ловкая. Колориметрия двух больших вспышек EV Lac по UBVRI наблюдениям 1996-1998 годов // Известия КрАО - 2012. - Т. 108, - С. 157-165. fLovkaya М. N. CoJorimetry of two large flares of EV Lac accordin g to UBVRJ ol> servations in 1996-1998 // Bull, of the Crimean Astrophys. Obs. - 2012. - Vol. 108, № 1. —P.l 10-114. )

7. B. Zhilyaev, O. Svyatogorov, I. Verlyuk, M. Andreev, A. Sergeev, M. Lovkaya, S. Antov, R. Konstantinova-Aatova, R. Bogdanovski, S. Avgoloupis, J. Seiradakis, and M.E. Contadakis. The Synchronous Network of distant Telescopes // Bulgarian Astronomical Journal - 2012. - V. 18. - № 1. - P.62-70.

8. Ловкая M.H. Исследование тонкой временной структуры оптических вспышек AD Leo 04.02.2003 // Астрономии. журн.-2013- Т.90, №8.- С. 657664. (Lovkava М. N. Analysis of the fine temporal structure of optical flares on AD Leo on February 4, 2003 // Astronomy Reports - 2013. - Vol. 57, No. 8. - P. 603610.)

Список цитируемой литературы:

1. Гершберг Р. Е. Активность солнечного типа звезд главной последовательности / Р. Е. Гершберг - Одесса: Астропринт, 2002. - 688с.

2. Gershberg, R. Е. UV Cet-Type Flare Stars / R. E. Gershberg, S. B. Pikel'ner // Comments Astrophys. Space Physics - 1972. - V.4. - P. 113 - 120.

3. Zhilyaev B.E. Detection of high—frequency optical oscillations on the flare star EV Lacertae / B.E. Zhilyaev, Ya.O. Romanyuk, I. A. Verlyuk, et al. // Astron. Astrophys. -2000. - V. 364. - P. 641-645.

4. Zhilyaev В. Fast UBVRI colorimetry of stellar flares on EV Lacertae / B. Zhilyaev, Ya. Romanyuk, M. Lovkaya, et al. // Kinematika i Fizika Nebesnykh Tel, Suppl. - 2003. - No 4. - P. 30 - 35.

5. Rodono M. Short-lived flare activity of the Hyades flare star HII2411 / M. Rodono II Astron. And Astrophys. - 1974. - V. 32. - P. 337-341.

6. Степанов A.B. Осцилляции оптического излучения вспыхивающих звезд и диагностика корональных петель / А.В. Степанов, Ю.Г. Копылова, Ю.Т. Цап, Е.Г. Куприянова И Письма в Астрон. журн. - 2005. - Т. 31. - С.684-692.

7. Гринин В.П. К теории вспыхивающих звезд / В.П. Гринин, В.В. Соболев // Астрофизика - 1977. - Т. 13 - С. 587 - 603.

8. Gershberg, R. Е Some results of international campaigns initiated by the Crimean Astrophysical Observatory for investigation of flare stars / R. E. Gershberg, N. I. Shakhovskaya // Kinematika i Fizika Nebesnykh Tel, Suppl. — 2000. — №. 3. — P. 309-321.

9. Кацова M. M. Звездные вспышки: импульсные процессы в атмосферах поздних карликов / М. М. Капова, М. А. Лившиц // Астрон. журн. — 1991. — Т.68.-С.131- 157.

10. Alekseev I.Yu. The Activity of the Red Dwarf Star EV Lac from UBVRI Observations in Crimea in 1986-1995 / I.Yu. Alekseev and R.E Gershberg // The Earth and the Universe. Eds. G. Asteriadis, A. Bantelas, M.E. Contadakis et al., Aristotle University of Thessaloniki, Thessaloniki: Ziti Editions. - 1997. - P. 43-59.

Подписано в печать 27.03.2015 г. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 194-А.

Отпечатано с готового оригинал-макета в полиграфцентре «КУБ» [Ч^ 295000, г. Симферополь,ул. Тренева, 1. Тел. (978) 772 40 21 cube