УДК 524.335.4
СПЕКТРАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЦЕФЕИД ЮЖНОГО ПОЛУШАРИЯ. ШЕСТЬ ОБЪЕКТОВ В СОЗВЕЗДИЯХ ЦЕНТАВРА (V CEN, V737 CEN) И СТРЕЛЬЦА ^ SGR, W SGR, X SGR, Y SGR)
© 2013 г. И. А. Усенко1*, А. Ю. Князев2,3,4, Л. Н. Бердников4, В. В. Кравцов4,5, А. Б. Фокин6
'Астрономическая обсерватория Одесского национального университета, Украина 2Южноафриканская астрономическая обсерватория, Кейптаун, ЮАР 3Южноафриканский Большой Телескоп, Кейптаун, ЮАР
4Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга Московского государственного
университета им. М.В. Ломоносова
5Институт астрономии Северного католического университета, Антофагаста, Чили
6Институт астрономии РАН, Москва, Поступила в редакцию 25.10.2012 г.
Эта статья является очередной из цикла наших работ по определению параметров атмосфер и химического состава цефеид южного полушария. Здесь представлены результаты изучения шести ярких цефеид: V Cen, V737 Cen, BB Sgr, W Sgr, X Sgr, и Y Sgr. Мы изучили 14 спектров высокого разрешения, полученных на 1.9-м телескопе Южноафриканской Астрономической Обсерватории. Наряду с определением химсостава и параметров атмосфер для данных звезд мы отмечаем и обсуждаем ряд особенностей в спектрах отдельных цефеид. В частности, у W Sgr обнаружена эмиссия в ядрах линий H/ и Ha вблизи максимума блеска, а X Sgr демонстрирует расщепление линий поглощения металлов на отдельные компоненты при неизменности водородных линий. Эти пекулярности могут быть объяснены различными проявлениями ударных волн в атмосферах цефеид, а также наличием околозвездной оболочки у X Sgr и W Sgr. Оценки химсостава впервые получены для V737 Cen, BB Sgr и X Sgr. В целом, у всех объектов оценки содержания а-элементов, элементов Fe-группы, г- и в-процессов, близки к таковым у Солнца, содержание углерода в дефиците, близкое к солнечному содержание кислорода, у "нечетных" элементов, — Na и Al (кроме X Sgr), — в избытке, магний в дефиците у V Cen и X Sgr, и в избытке у остальных объектов. Такой химический состав типичен для желтых сверхгигантов, прошедших фазу "первого перемешивания".
Ключевые слова: цефеиды, спектры, параметры атмосфер, химический состав.
DOI: 10.7868/80320010813070152
ВВЕДЕНИЕ
Эта работа является третьей частью наших исследований желтых переменных сверхгигантов южного полушария на основе наблюдений, выполненных в Южноафриканской Астрономической обсерватории. В первой части (Бердников и др., 2010) были сформулированы основные цели и задачи наших исследований, а также представлены первые результаты по определению параметров атмосфер и химического состава для шести классических цефеид. Во второй части (Усенко и др.,
Электронный адрес: igus99@ukr.net
2011) были получены аналогичные оценки еще для восьми классических цефеид и трех ярких сверхгигантов, попадающих в полосу нестабильности. В данной работе представлены результаты анализа спектров высокого разрешения для шести цефеид. Две из них — V Cen и BB Sgr — являются членами рассеянных звездных скоплений NGC 5662 и Collinger 394, соответственно. Остальные звезды нашей выборки — обычные классические цефеиды
V737 Cen, W Sgr, Y Sgr и X Sgr, хотя последняя известна аномальным поведением спектральных линий поглощения металлов.
Таблица 1. Сведения об объектах и наблюдениях
Цефеида a (2000.0) (5 (2000.0) V (mag) Экспозиция (мин) Vr (км C_1) HJD 2450000+ Отношение сигнал/шум
V Cen 14 32 33.1 -56 53 16 6.72 20 -38.63 ±0.10 5675.5025 81
V737 Cen 14 37 12.0 -62 00 39 6.77 20 +7.38 ±0.13 5675.4772 72
BB Sgr 18 50 59.9 -20 17 43 6.92 20 +25.34 ±0.10 5790.5221 22
W Sgr 180501.2 -29 34 48 4.66 40 -41.28 + 0.19 5784.4910 35
40 -42.42 + 0.09 5785.4231 101
20 -29.48 + 0.09 5788.4475 77
20 -18.08 + 0.10 5789.4562 110
20 -6.92 + 0.13 5790.4955 83
XSgr 17 47 33.6 -27 49 51 4.56 40 -26.80 + 0.22 5784.4374 76
40 -19.41 + 0.20 5785.3798 69
20 -3.45 + 0.18 5788.4230 120
20 + 1.26 + 0.21 5789.4562 115
40 -21.60 + 0.30 5790.4428 131
Y Sgr 18 21 23.0 -18 51 36 5.77 40 -15.60 + 0.15 5785.4737 35
НАБЛЮДЕНИЯ И ПЕРВИЧНАЯ ОБРАБОТКА
Наблюдения проводились в августе 2011 г. с использованием фиберного эшелле-спектрографа GIRAFFE (Grating Instrument for Radiation Analysis with a Fibre Fed Echelle), установленного в фокусе кудэ 1.9-м телескопа Южноафриканской Обсерватории (SAAO, ЮАР). Для шести цефеид было получено 14 спектров: по одному для V Cen, V737 Cen, BB Sgr, Y Sgr и по пять для W Sgr и X Sgr.
Информация об объектах и некоторые детали наблюдений приведены в табл. 1, где в колонках с первой по восьмую даны, соответственно, наименование объекта, экваториальные координаты а и ô (эпоха 2000), период изменения блеска P, взятый из ОКПЗ-4 (Холопов и др., 1985), средний блеск в фильтре V, взятый из каталога Бердникова и др. (2000), продолжительность экспозиции, гелиоцентрические лучевые скорости Vr, определенные
авторами данной работы по описанным в данной статье спектрам вместе с ошибками их определения, гелиоцентрическая юлианская дата середины экспозиции HJD, и отношение "сигнал/шум" (приведено отношение "сигнал/шум" для длин волн в районе 5000—6000 A, посчитанное с использованием робастной оценки AMD (Absolute Mean Deviation, Князев и др., 2004)).
Как уже упоминалось в предыдущих работах (Бердников и др., 2010; Усенко и др., 2011) GIRAFFE является копией спектрографа MUSICOS, разработанного в обсерватории Медон (Бодран, Беем, 1992) и позволяет получать эшелле-спектры высокого разрешения R = 39 000 в спектральной области 3820—10400 A. Для наших наблюдений использовалась призма, оптимизированная для спектрального диапазона 5200— 10 400 A, а также оптическое волокно с диаметром 50 мкм. В качестве детектора использовалась
Таблица 2. Параметры атмосфер и элементы кривых блеска исследуемых цефеид
Объект HJD 2450000+ Te ft (K) log g 14 (km c-1) Начальный момент max 2450000+ Период (сут) Фаза
V Cen 5675.5025 6335 ± 25 2.00 3.80 5109.2315 5.4940 0.071
V737 Cen 5675.4772 5433 ± 43 1.70 4.70 5118.3272 7.0659 0.851
BB Sgr 5790.5221 5551 ± 31 1.50 2.90 5154.9247 6.6370 0.766
W Sgr 5784.4910 6366 ± 23 2.20 4.50 5139.3397 7.5950 0.944
5785.4231 6210 ±30 1.90 4.00 0.067
5788.4475 5522 ± 15 1.50 3.60 0.465
5789.4562 5396 ± 8 1.40 3.50 0.598
5790.4955 5471± 23 1.70 4.30 0.735
XSgr 5784.4374 6367 ± 10 2.10 4.30 5139.0176 7.0137 0.023
5785.3798 6223 ± 28 2.00 4.50 0.158
5788.4230 5791 ± 25 1.90 4.30 0.591
5789.4562 5900 ± 50 2.00 4.40 0.739
5790.4428 6435 ± 38 2.10 4.30 0.879
Y Sgr 5785.4737 5967 ±26 1.80 4.00 5149.5064 5.7734 0.155
Обработка спектров производилась с помощью пакета программ DECH 20 (Галазутинов, 1992). При этом эквивалентные ширины линий поглощения для всех цефеид, кроме X Sgr, измерялись либо аппроксимацией гауссиановским профилем, либо прямым интегрированием. Для последней, ввиду сложной формы профилей линий поглощения, использовалось только прямое интегрирование.
ПАРАМЕТРЫ МОДЕЛЕЙ
Для вычисления химического состава звезды необходимо, прежде всего, определить ее эффективную температуру Teg, ускорение силы тяжести log g и величину микротурбулентной скорости Vt.
Значения эффективных температур Teg определялись методом, основанным на использовании отношений глубин избранных пар спектральных линий, наиболее чувствительных к температуре. При этом применялся ряд спектральных критериев
ПЗС-камера TEK6 размером 1024 х 1024 пикселя. Полный регистрируемый спектральный диапазон (4250—7100 A) содержал 52 спектральных порядка. При этом для V Cen и V737 Cen спектральный диапазон, используемый для анализа, составлял 4300-7100 A, тогда как для BB Sgr, W Sgr, X Sgr и Y Sgr - 4250-6750 A.
Полный процесс получения спектров и редукции ПЗС-изображений подробно описан нами в предыдущих работах (Бердников и др., 2010; Усен-ко и др., 2011). Добавим только, что для увеличения отношения сигнал/шум и удаления следов космических частиц производилось суммирование полученных подряд двух спектров одного объекта.
Лучевые скорости определялись с помощью кросс-корреляционного метода в пакете программ XSPEC2, предназначенного для эшелле-спектров GIRAFFE (Балона 1999). Точность определения значений Vr составляет 0.1-0.3 км с-1.
Таблица 3. Содержание элементов для V Cen и V737 Cen
Элемент V Cen V737 Cen
[El/H] a NL F&C [El/H] a NL
С I —0.29 0.15 19 -0.17 -0.17 0.20 16
0 I —0.10 0.04 4 +0.02 +0.08 0.08 2
Nal +0.20 0.12 8 +0.01 +0.17 0.15 5
Mgl -0.19 0.14 4 - +0.03 0.47 2
All +0.08 0.08 3 +0.11 +0.48 0.30 3
Si I +0.14 0.17 27 +0.03 +0.14 0.13 29
Sill - - - +0.06 +0.33 - 1
S I -0.04 0.27 4 +0.14 +0.01 0.20 6
KI +0.88 - 1 - +0.35 - 1
Ca I -0.02 0.12 18 -0.03 +0.02 0.20 15
Sc I +0.04 0.26 2 - -0.00 0.29 3
Sell -0.06 0.16 9 +0.00 -0.16 0.20 6
Til +0.02 0.22 64 +0.09 -0.01 0.18 61
Till +0.00 0.15 18 +0.09 -0.01 0.04 7
VI -0.01 0.20 15 +0.02 +0.04 0.21 19
VII -0.03 0.25 6 +0.04 -0.04 0.11 4
CrI -0.04 0.17 54 -0.08 -0.02 0.22 59
Cr II +0.12 0.14 16 - +0.08 0.19 12
Mnl -0.12 0.21 19 -0.11 -0.22 0.14 16
Fe I +0.02 0.14 212 +0.04 +0.07 0.11 188
Fell +0.02 0.13 40 +0.04 +0.06 0.10 34
Col +0.04 0.29 30 -0.21 -0.04 0.22 28
Nil -0.08 0.20 110 +0.11 -0.05 0.17 98
Си I +0.20 0.32 4 +0.16 +0.01 0.20 3
Zn I -0.17 0.26 4 +0.37 +0.00 0.27 3
Sri +0.14 - 1 - +0.28 0.23 2
Y I +0.57 - 1 - +0.53 - 1
Y II +0.13 0.20 8 +0.35 +0.15 0.19 6
Zr II +0.04 0.23 5 +0.18 +0.05 0.24 6
Rul +0.39 - 1 - +0.01 - 1
La II -0.00 0.17 7 +0.26 +0.23 0.23 6
Cell -0.04 0.20 14 +0.02 -0.08 0.21 14
PrII -0.20 0.10 2 - -0.15 0.44 3
Nd II -0.03 0.25 18 +0.28 -0.08 0.19 16
Sm II -0.23 0.23 5 - -0.08 0.15 3
Eu II +0.26 0.17 2 +0.20 +0.07 0.09 2
Gd II -0.32 - 1 - - - -
Примечание. [F&C] — результаты по спектру Фрай и Карни (1994), пересчитанные в работе Андриевского и др. (2002).
Таблица 4. Содержание элементов для ВВ Sgr и У Sgr
Элемент ВВ Sgr YSgr
[Е1/Н] а NL [Е1/Н] а NL Ьиск94 Апс1аЮ2
С1 —0.21 0.28 7 —0.04 0.29 12 -0.33 -0.14
01 +0.02 0.22 2 +0.05 0.34 3 -0.25 -0.06
N3 1 +0.37 0.15 3 +0.17 0.28 4 +0.21 +0.22
М§1 +0.26 0.08 4 +0.17 0.33 4 +0.37 -0.03
АН +
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.