научная статья по теме ИНФРАКРАСНАЯ ПЕРЕМЕННОСТЬ ТРЕХ ГОРЯЧИХ ЗВЕЗД НА ШКАЛЕ ВРЕМЕНИ 10–20 ЛЕТ Астрономия

Текст научной статьи на тему «ИНФРАКРАСНАЯ ПЕРЕМЕННОСТЬ ТРЕХ ГОРЯЧИХ ЗВЕЗД НА ШКАЛЕ ВРЕМЕНИ 10–20 ЛЕТ»

ИНФРАКРАСНАЯ ПЕРЕМЕННОСТЬ ТРЕХ ГОРЯЧИХ ЗВЕЗД НА ШКАЛЕ ВРЕМЕНИ 10-20 ЛЕТ

2015 г. О. Г. Таранова*, В. И. Шенаврин

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Астрономический институт им. П. К. Штернберга

Поступила в редакцию 01.10.2014 г.

Представлены результаты анализа многолетних (1994—2014 гг.) наблюдений P Cyg, k Dra и BU Tau в ближнем ИК-диапазоне. Показано, что наблюдаемые изменения блеска и цвета P Cyg и k Dra можно объяснить изменениями параметров самих звезд и их околозвездных ионизованных оболочек, для возбуждения которых необходимо от 5 до 15% от светимости звезды. Излучение BU Tau в диапазоне 1.25—3.5 мкм имитирует излучение абсолютно черного тела, и ее переменность является следствием изменений температуры звезды и, как результат, радиуса и светимости. Избыточного излучения BU Tau, которое можно было бы связать с дополнительным источником, не обнаружено.

Ключевые слова: горячие звезды, ИК-излучение, переменность, ионизованные оболочки.

DOI: 10.7868/S0320010815040075

ВВЕДЕНИЕ

В нашу программу инфракрасной JHKLM-фотометрии (диапазон длин волн 1.25—5 мкм), проводимую с целью поиска и исследования объектов с газопылевыми оболочками, излучение которых может проявляться в диапазоне Л > 2 мкм, включено более двух десятков горячих гигантов и сверхгигантов. В 2006 г. в рамках данной программы проанализированы результаты коротких рядов JHKLM-наблюдений 22 горячих гигантов и сверхгигантов (Палз и др., 2006; Таранова, Шенаврин, 2006). Во второй работе по излучению в диапазоне 1.25—1.65 мкм получены оценки межзвездного поглощения, угловых диаметров источников; у значительной части объектов в диапазоне Л > 2 мкм обнаружено излучение ионизованных околозвездных оболочек и впервые сделаны оценки их объемных мер эмиссии.

Две хорошо известные звезды P Cyg (эруптивная звезда высокой светимости типа S Dor, показывающая неправильные, иногда циклические изменения оптического блеска) и k Dra (неправильная переменная типа y Cas, быстро вращающаяся Ве-звезда, характеризуется истечением вещества в экваториальной зоне и образованием газовых колец/дисков) включены в наш список наблюдений соответственно в 1997 и 2002 гг.

С 1994 г. проводится ИК-фотометрия уникального объекта BU Tau, который в своей эволюции

Электронный адрес: taranova@sai.msu.ru

примерно через 17 лет проходит фазы Ве-звезды, В-звезды и оболочечную.

Для исследуемых звезд имеются многочисленные оценки их параметров на основе спектральных и фотометрических наблюдений в оптическом диапазоне (см. текст). Однако фотометрия в ближнем ИК-диапазоне (1.25—5 мкм), где наиболее эффективны исследования газопылевого околозвездного вещества и его взаимодействия с центральной звездой, проводилась эпизодически. Исследования переменности P Cyg в оптическом диапазоне проводились многими авторами. Согласно Баас и Вен-кер (1987), вокруг звезды существует обширная эмиссионная область. Наблюдения в ближнем ИК-диапазоне (1—5 мкм) проводились всего несколько раз, начиная с 1970 г. (Вульф и др., 1970). До наших наблюдений какие-либо данные о переменности звезды в этом диапазоне отсутствовали. Вульфом и др. (1970) в конце 60-х годов проведены первые ИК-наблюдения k Dra. Авторы сообщили об обнаружении избыточного (по отношению к излучению нормальной звезды В5) излучения в диапазоне длин волн больше 2 мкм. В работе был сделан вывод о том, что источником избыточного ИК-излучения являются облака/оболочки ионизованного газа. Авторы также предположили переменность звезды на 5 и 11.5 мкм. Доуферти и др. (1991) и Доуферти и Тейлор (1994) отнесли звезду к "возможно переменным" в ближнем ИК-диапазоне. JHKLM-фотометрия BU Tau прово-

Таблица 1. Принятые параметры и стандарты исследуемых звезд

Объект E(B-V) Г, ПК Т*, К R*, Rq Sp Стандарт

Р Cyg 0.63 1800 19300 76 Bllapeq BS 7615

k Dra 0.04 153 14000 6.4 ВбШе BS 4434

BUTau 0.04 128 12000 3.12 B8Vne BS 1165

дилась Дoуферти и др. (1991) на протяжении двух ночей в 1990 г.

Как правило, околозвездные оболочки/диски переменны и могут образовываться и исчезать на шкале времени в пределах от года и до десятилетий.

Основная цель работы состояла в получении детальных ИК-кривых блеска и цвета в диапазоне 1.25—5 мкм на шкале времени более десяти лет, определение на их основе источников ИК-переменности, оценке параметров центральных звезд и околозвездных ионизованных оболочек на разных фазах переменности.

Следует отметить, что полученные к настоящему времени ряды многолетней ИК-фотометрии исследуемых горячих звезд являются уникальными.

НАБЛЮДЕНИЯ

Наблюдения проводились на 125-см телескопе Крымской станции ГАИШ с помощью InSb-фотометра. Описание методики наблюдений и параметры аппаратуры можно найти в работе Ше-наврина и др. (2011). Фотометрические стандарты и некоторые принятые параметры исследуемых звезд даны в табл. 1. Спектральные классы звезд приведены согласно каталогу Самуся и др. (1985—2013). Фотометрические стандарты взяты из каталога Джонсона и др. (1965). Остальные параметры — согласно данным работ Перримана и др. (1997) для k Dra; Ламерса и др. (1983) для P Cyg; Миллварда и Уоркера (1985) для BU Tau.

Результаты фотометрии звезд в 2008—2014 гг. сведены в табл. 2 вместе с ошибками наблюдений, если они превышали ±О™03. Данные ИК-фотометрии до 2008 г. опубликованы в работе Шенаврина и др. (2011).

АНАЛИЗ ДАННЫХ ИК-ФОТОМЕТРИИ

Особенности в изменениях ИК-блеска и цвета. На рис. 1—5 кружками представлены наблюдаемые изменения J, L и M-блеска (кроме BU Tau) и показателей цвета J—H, K—L и L-M (кроме BU Tau) за весь период наблюдений. Названия звезд и интервалы наблюдений даны над графиками. Стрелками и вертикальными линиями на рисунках отмечены некоторые характерные эпизоды

на кривых блеска и цвета (см. далее). Сплошные линии на этих рисунках — линии регрессии вида y = A + Bt, где y — значение звездной величины или показателя цвета, t — время (в сут). Параметры линейной регрессии A и B, полученные методом наименьших квадратов, и оценки их стандартных ошибок (se) представлены в табл. 3 вместе со значениями коэффициентов линейной корреляции (рассматриваемой характеристики со временем) R и их стандартными ошибками (se), числом наблюдений N и вероятностью нулевой корреляции P. Оценки стандартных ошибок и вероятностей являются приближенными, так как предполагают нормальность соответствующих распределений.

P Cyg (=HD193237). Яркий переменный, теряющий массу, горячий сверхгигант (B1 Iapeg) — прототип звезд типа P Cyg. Между 1600 и 1700 г. в излучении звезды наблюдались большие вариации блеска от 3m до 6m. Примерно с 1800 г. ее V -блеск <~4m9. Колебания оптического блеска с амплитудой около 0m2 и периодами от нескольких десятков до нескольких сот дней обнаружены Перси и др. (1988, 1996). Ссылки и основные результаты по исследованиям переменности P Cyg в оптическом диапазоне можно найти в работах Марковой и др. (2001я,б). Этими авторами, в частности, обнаружены колебания оптического блеска с периодом около 2700 сут. (~7.4 лет) и амплитудой в фильтре V около 01. При увеличении V-блеска звезда краснеет, что характерно для слабоактивных переменных звезд типа S Dor в "короткой фазе S Dor", когда увеличение яркости звезды сопровождается увеличением потери ее массы. Отмечено, что 7.4-летний цикл — есть комбинация увеличения радиуса и уменьшения эффективной температуры псевдофотосферы.

Наблюдения P Cyg в ближнем ИК-диапазоне (1—5 мкм) проводились всего несколько раз и, начиная с 1970 г. (Вульф и др., 1970) и до наших наблюдений, какие-либо данные о переменности звезды в этом диапазоне отсутствовали.

Из наших почти восемнадцатилетних наблюдений 6000 сут) сверхгиганта видно, что:

• реальные колебания ИК-блеска и цвета, в несколько раз превышающие ошибки наблюдений, с амплитудой в пределах одной-двух десятых

Таблица 2. Результаты ИК-фотометрии трех горячих звезд, 2008—2014 гг.

Л02440000+ J Я К Ь М Л02440000+ 1 Я К Ь М

КЭга РСу§

14479.578 4 4 3.91 3.59 3.46 16136.427 3.7 3.45 3.21 2.75 2.55

14605.288 3.98 4.01 3.88 3.56 3.44 16208.339 3.75 3.51 3.25 2.79 2.59

14931.359 4.02 4 3.94 3.6 3.51 16487.45 3.78 3.52 3.27 2.78 2.57

14985.295 4.01 4.02 3.94 3.59 3.49 16498.451 3.77 3.53 3.28 2.84 2.65

15270.468 4.02 4.03 3.96 3.64 3.61 16518.461 3.73 3.49 3.25 2.8 2.66

15318.331 4.02 4.05 3.98 3.65 3.6 16579.321 3.74 3.52 3.28 2.8 2.62

15633.456 4.04 4.05 3.98 3.71 3.63 16647.176 3.78 3.51 3.27 2.8 2.62

15692.321 4.07 4.1 4.01 3.69 3.68 16875.473 3.83 3.61 3.34 2.89 2.67

15700.297 4.02 4.06 4 3.7 3.67 ВиТаи

15962.619 4.04 4.08 4.01 3.74 3.7 14756.436 5.21 5.12 5.07 4.87

16005.442 4.04 4.08 4.01 3.74 3.66 14762.462 5.26 5.11 5.08 4.88

16033.372 4.06 4.11 4.03 3.74 3.74 14781.407 5.23 5.16 5.11 4.88

16058.293 4.02 4.07 4.01 3.73 3.68 14804.324 5.24 5.15 5.06 4.83

16082.297 4.05 4.07 4.04 3.73 14852.223 5.23 5.13 5.07 4.85

16350.506 4.06 4.09 4.06 3.81 3.73 15110.528 5.26 5.12 5.06 4.86

16410.385 4.07 4.14 4.06 3.8 3.78 15143.375 5.19 5.1 5.04 4.79

16431.335 4.13 4.12 4.07 3.8 3.7 15433.547 5.2 5.12 5.05 4.83

16693.584 4.07 4.12 4.09 3.86 3.82 15492.461 5.2 5.13 5.05 4.82

16739.47 4.09 4.1 4.08 3.85 3.81 15500.403 5.2 5.14 5.04 4.82

РСУ§ 15507.42 5.19 5.12 5.03 4.81

14692.423 3.62 3.39 3.11 2.63 2.48 15572.285 5.19 5.11 5.04 4.82

14759.251 3.65 3.36 3.11 2.65 2.44 15810.592 5.2 5.13 5.08 4.86

14782.182 3.7 - 3.16 2.67 2.44 15810.592 5.2 5.13 5.08 4.86

14989.539 3.82 3.57 3.31 2.86 2.62 15842.507 5.19 5.13 5.05 4.84

15014.548 3.78 3.57 3.31 2.85 2.64 15873.457 5.19 5.13 5.05 4.86

15049.348 3.7 3.45 3.2 2.74 2.53 15931.274 5.2 5.14 5.06 4.86

15114.299 3.82 3.61 3.34 2.89 2.76 16199.489 5.19 5.14 5.06 4.88

15409.415 3.6 3.37 3.1 2.64 2.51 16224.418 5.22 5.16 5.07 4.9

15433.388 3.75 3.48 3.2 2.73 2.55 16294.228 5.21 5.14 5.08 4.9

15502.215 3.78 3.53 3.31 2.87 2.75 16352.199 5.17 5.12 5.08 4.87

15735.449 3.6 3.33 3.06 2.58 2.44 16577.506 5.22 5.17 5.1 4.91

15752.54 3.7 3.44 3.16 2.64 2.5 16631.287 5.21 5.17 5.09 4.9

15781.45 3.68 3.43 3.15 2.64 2.42 16646.257 5.2 5.14 5.09

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Астрономия»