научная статья по теме ОСОБЕННОСТИ АКТИВНОСТИ ЗВЕЗД С УСТАНАВЛИВАЮЩИМСЯ ЦИКЛОМ Астрономия

Текст научной статьи на тему «ОСОБЕННОСТИ АКТИВНОСТИ ЗВЕЗД С УСТАНАВЛИВАЮЩИМСЯ ЦИКЛОМ»

АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2007, том 84, № 8, с. 747-759

УДК 524.316-852-35

ОСОБЕННОСТИ АКТИВНОСТИ ЗВЕЗД С УСТАНАВЛИВАЮЩИМСЯ ЦИКЛОМ

© 2007 г. М. М. Кацова1, Вл. В. Бруевич2, М.А.Лившиц3

1Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга, Москва, Россия

2Физический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия 3Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова, Троицк, Россия Поступила в редакцию 20.10.2006 г.; после доработки 27.12.2006 г.

Рассматриваются звезды поздних спектральных классов, уровень хромосферной и корональной активности которых выше, чем у Солнца или других звезд с хорошо выраженными циклами. Они вращаются быстрее звезд с циклами, что для одиночных звезд связано, по-видимому, с их меньшим возрастом. Пятна на таких звездах занимают несколько процентов поверхности, что на порядок выше, чем у Солнца в максимуме активности. Проведенный вейвлет-анализ переменности хромосферного излучения, наблюдающейся с 1965 г. в рамках НК-проекта, показывает, что период осевого вращения некоторых из этих звезд меняется от года к году. Это проявляется наиболее отчетливо у двух звезд типа "Good" HD 149661 и HD 115404, а также у звезды с более сложным видом переменности HD 101501. Аналогичный эффект отсутствует у звезд с циклами, принадлежащим группе "Excellent". Эти изменения периода наблюдаются в эпохи существования заметной вращательной модуляции потоков хромосферного излучения, скорее всего, сразу после максимума долголетней волны (цикла?). Это, скорее всего, свидетельствует о существовании в хромосферах этих звезд огромных комплексов активности. Их долгота в течение ряда лет остается практически неизменной; они дрейфуют от достаточно высоких широт к экватору со скоростью, близкой к значению, характерному для солнечных пятен. Наиболее вероятной причиной наблюдающихся изменений периода является дифференциальное вращение, по знаку совпадающее с солнечным. Данные результаты являются независимым подтверждением аналогичных выводов, полученных авторами ранее для сильно запятненных звезд в рамках зональных моделей. Обсуждаются другие особенности активности выделенной группы звезд, а также значение полученных результатов для теории звездного и солнечного динамо.

PACS: 97.20.Jg, 97.10.Ex, 97.10.Jb

1. ВВЕДЕНИЕ

В последние годы существенно расширился объем информации об активных процессах, развивающихся на звездах нижней части главной последовательности. В наших прежних работах [1, 2] были выявлены (F—G)-звезды с высокой, но нерегулярной активностью, (G—К)-объекты с циклами и красные (К—М)-карлики с сильно различающимися уровнями развития корональных процессов. При этом в группу звезд с хорошо выраженными циклами входят звезды в периодами вращения более 21 дня — в основном, К-карлики.

Уровень хромосферной активности этих звезд группы "Excellent" по классификации цикличности Балюнас и др. [3] сравнительно низкий; это же относится и к активности их корон. В последнее время удается проследить постепенное ослабление активности при переходе от звезд, вращающихся

с периодами менее суток [4], к более медленно вращающимся звездам с периодами от одного дня до примерно 11 сут и затем от 11 до 25 дней (что соответствует периоду осевого вращения Солнца относительно звезд).

С точки зрения теории происхождения активности — теории генерации и усиления магнитных полей — появление хорошо выраженного цикла на звезде соответствует выходу решения МГД-уравнений на весьма редкий асимптотический режим. В связи с этим интересно исследовать особенности тех звезд, у которых формирование цикла активности только начинается. Один из вариантов выделения соответствующей группы звезд, у которых хромосферная и корональная активность превышают уровень, характерный для звезд с циклами, обсуждается в разделе 2. Сейчас имеются основания предполагать, что переход от высокой

lg R

HK

-4.4 -4.6 -4.8 -5.0 -5.2

о

ft

114710 ' *,

. О*.' ° ■ . О*"

9 ° В ■'

149661 152391

115404

■ *

78366

А"

156026

201091

190406

-7.5 -7.0 -6.5 -6.0 -5.5 -5.0 -4.5 -4.0-3.5

lg(Lx /Lbol)

Рис. 1. Сопоставление активности на хромосферном и корональном уровнях для активных поздних звезд. По оси ординат приведена величина Дщ — относительный поток в центрах линий Н и К ионизованного кальция, по оси абсцисс — отношение рентгеновской светимости к болометрической. Звезды группы "Excellent" обозначены кружками, "Good" — звездочками, остальные — квадратиками; для Солнца использован соответствующий ему знак и указаны значения для максимума и минимума цикла. Приведены HD-номера некоторых из обсуждаемых звезд.

нерегулярной активности к регулярным циклам связан с постепенной потерей момента вращения звезды, с возможным изменением скорости и характера вращения. При этом возможно изменение поверхностных структур и распределения пятен и флоккулов по видимой полусфере звезды.

Далее, в разделе 3 проводится вейвлет-анализ долговременных изменений хромосферного излучения 20 активных поздних звезд, наблюдавшихся в ходе НК-проекта. Помимо уверенного определения периодов осевого вращения, в некоторых случаях удается выявить изменения периода со временем, т.е. дрейфы, обусловленные, по-видимому, дифференциальным вращением. Затем, в разделе 4 обсуждаются особенности долговременной переменности хромосферного излучения, проявляющиеся в одновременном существовании двух циклов активности у большинства выделенных нами звезд.

Одновременное существование коротких и длинных циклов может характеризовать процесс установления регулярной циклической активности. Здесь же затрагивается выявленная ранее в работах [5, 6] проблема корреляции или антикорреляции изменений фотосферного и хромосферного излучения на протяжении десятков лет. Далее обсуждается вклад флоккулов и пятен в переменность непрерывного и линейчатого оптического излучения поздних звезд. Результаты этой работы позволили разработать программу наблюдений

нескольких анализируемых звезд с целью изучения особенностей переменности их излучения в континууме и в линиях на характерных временах в нескольких оборотов звезды.

2. ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИССЛЕДУЕМЫХ ЗВЕЗД

Здесь анализируются некоторые звезды НК-проекта, часть из которых представлена в таблице. При выборе объектов мы руководствовались проведенным нами ранее в работе [2] сопоставлением коронального и хромосферного излучения активных поздних звезд. На рис. 1 приведены эти результаты с обозначением ряда исследуемых объектов. Следует напомнить, что на рисунке представлены, в основном, G- и К-звезды, долговременные изменения яркости хромосферного излучения которых изучались в рамках НК-проекта; Солнце представлено в максимуме и в минимуме активности. Определенно прослеживается связь между излучением короны и излучением хромосферы этих звезд, которая обусловлена, главным образом, зависимостью излучения всей внешней атмосферы от скорости осевого вращения. Этот вывод становится еще более определенным, если учесть, что множество звезд с очень слабой активностью, у которых уровень мягкого рентгеновского излучения ниже современного предела чувствительности аппаратуры, располагались бы в левом нижнем углу диаграммы (рис. 1), а несколько точек в правом нижнем углу диаграммы относятся к субгигантам и компонентам двойных систем, у которых рентгеновское излучение усилено в силу дополнительных факторов. Заметим, что в таблицу не включены те звезды из представленных на рис. 1, у которых циклы сколь-нибудь надежно не прослеживаются. Среди представленных в верхнем правом углу диаграммы звезд заметное число принадлежит к спектральным классам G и F.

В предыдущей работе [2] основное внимание уделено месту солнечной активности среди процессов на поздних звездах. Там, в частности, отмечалось, что хромосферное излучение Солнца не только сравнимо с излучением звезд с хорошо выраженными циклами, но даже превышает уровень хромосферного излучения достаточно большого числа исследуемых звезд. Если звезды с циклами группируются в левом нижнем углу рис. 1, то в его правом верхнем углу располагаются звезды с высокой нерегулярной активностью. Для наиболее активных звезд светимости хромосфер и корон уже близки к соответствующим величинам, наблюдающимся у типичных двойных систем типа RS СУп, которые характеризуются большой низкотемпературной эмиссией и мягким рентгеновским излучением, близким к насыщению (^ Lx/Lbol ~ —3).

Звезды с циклами и более сложным поведением активности

HD Gliese Название B - V Спектр Prot, сут lg(Lx/Lboi ) lg R'HK Цикл, годы

Sun-max 0.66 G2V 25 -6.4 -4.80 10.0 Excellent

Sun-min 0.66 G2V 25 -7.1 -4.96 10.0 Excellent

3651 27 54 Psc 0.85 KO V 45 -6.05 -5.02 13.8 Good + Long

4628 0.88 K4(K2V) 39 -5.93 -4.85 8.37 Excellent

10476 68 107 Psc 0.84 KlV 35 -6.07 -4.95 9.6 Excellent

16160 0.92 K3V 48 -5.64 -4.96 13.2 Excellent

26965 о2 Eri A 0.82 KlV 43 -5.61 -4.90 10.1 Excellent

32147 1.06 K5V 47 -5.9 -4.95 11.1 Excellent

81809 0.64 G2V 23 -6.2 -4.94 8.17 Excellent

103095 451 0.75 G8VI 31 -6.34 -4.85 7.3 Excellent

160346 688 0.96 K3V 37 -5.49 -4.83 7.0 Excellent

166620 706 0.88 K2V 43 -6.09 -4.97 15.8 Excellent

201091 820A 61 Cyg A 1.18 K5V 35 -5.33 -4.78 7.3 Excellent

201092 820B 61 Cyg B 1.37 K7V 38 -5.5 -4.90 11.7 Good

219834A 94 Aqr A 0.79 G5IV-V 42 -6.2 -5.07 21 Good

78366 0.60 GOV 10 -4.74 -4.61 12.2 Good + 5.9 Fair

101501 61 UMa 0.72 G8V 16.5 -5.01 -4.55 Variable

114710 502 в Com 0.57 GOV 12 -5.68 -4.78 16.6 Good + 9.6 Fair

115404 505 0.93 KlV 18 -5.12 -4.57 12.4 Good

149661 V2133 Oph 0.83 KO V 21.5 -4.89 -4.53 17.4 Good + 4.0 Good

152391 641 V2292 Oph 0.76 G7V 11 -4.38 -4.45 10.9 Excellent

156026 664 V2215 Oph 1.14 K5V 21 -5.1 -4.66 21.0 Good

190406 779 15 Sge 0.61 G1 V 14 -4.37 -4.77 2.6 Fair + 16.9 Good

Примечание. Вторая часть таблицы включает примеры звезд, которые мы анализируем и активность которых характеризуется более высоким уровнем, но оказывается менее регулярна по сравнению со звездами с хорошо выраженными циклами. Реально таких звезд с переменностью

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