научная статья по теме ИЗМЕНЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПЫЛЕВОЙ ОБОЛОЧКИ СИМБИОТИЧЕСКОЙ ЗВЕЗДЫ СН ЛЕБЕДЯ Астрономия

Текст научной статьи на тему «ИЗМЕНЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПЫЛЕВОЙ ОБОЛОЧКИ СИМБИОТИЧЕСКОЙ ЗВЕЗДЫ СН ЛЕБЕДЯ»

АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2008, том 85, № 5, с. 454-459

УДК 524.338.3

ИЗМЕНЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПЫЛЕВОЙ ОБОЛОЧКИ СИМБИОТИЧЕСКОЙ ЗВЕЗДЫ СН ЛЕБЕДЯ

© 2008 г. М. Б. Богданов1, O. Г. Таранова2

1Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского, Саратов, Россия 2Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга, Москва, Россия Поступила в редакцию 15.06.2007 г.; принята в печать 26.10.2007 г.

Приведены результаты JHKLM-фотометрии симбиотической звезды CH Cyg, показывающие, что состояние максимального блеска в ближнем ИК-диапазоне, наблюдавшееся в 2003—2006 гг., с осени 2006 г. сменилось резким падением блеска во всех фильтрах. Возможным объяснением этого феномена является резкое увеличение плотности пылевой оболочки звезды. По данным JHKLM-фотометрии, дополненным измерениями потоков в далеком ИК-диапазоне орбитальной обсерваторией ISO, рассчитаны модели сферически-симметричной пылевой оболочки звезды для состояний максимального и минимального блеска. Оценены оптическая толщина оболочки, скорость ее расширения, темп потери массы и верхний предел на массу центрального источника для этих состояний. Сравнение с ранее рассчитанными моделями показывает ускоренный рост оптической толщины пылевой оболочки и темпа потери массы звезды со временем.

PACS: 95.85.Hp, 95.85.Jq, 97.10.Fy, 97.80.Gm

1. ВВЕДЕНИЕ

Уникальная симбиотическая система CH Cyg в последние годы интенсивно исследуется с использованием наземной и космической аппаратуры во всем доступном диапазоне спектра. Фотометрические наблюдения этого объекта в ближнем ИК-диапазоне с 1978 г. регулярно проводятся на Крымской станции ГАИШ. По этим наблюдениям было обнаружено, что вскоре после падения блеска в видимом диапазоне в 1984 г. у CH Cyg возникла горячая пылевая оболочка [1]. В 1990 г. была рассчитана простая модель пылевой оболочки CH Cyg [2], состоящей из двух тонких сферических слоев с фиксированными значениями оптической толщины и температуры пыли. Позднее, для объяснения изменений потока, наблюдаемых в ближнем ИК-диапазоне, рассматривалась возможность существования в системе пылевых облаков, поглощающих излучение красного гиганта [3, 4].

На основе данных о потоках в среднем ИК-диа-пазоне, измеренных спектрометрами спутника IRAS и орбитальной обсерваторией ISO, нами были рассчитаны модели сферически-симметричной, протяженной пылевой оболочки CH Cyg [5]. Результаты этих расчетов свидетельствовали об увеличении оптической толщины оболочки со временем. За ~14 лет, прошедших между работой космических аппаратов IRAS и ISO, оптическая толщина оболочки в видимом диапазоне возросла

почти в 2 раза, что привело к соответствующему увеличению темпа потери массы красного гиганта.

Дальнейшие наблюдения CH Cyg показали, что пылевая оболочка к середине 2001 г. перестала проявлять себя в ближнем ИК-диапазоне и потоки излучения симбиотической звезды вернулись к уровню, существовавшему до 1985 г. [6]. До середины 2006 г. потоки в фильтрах ,1НКЬЫ системы находилось на уровне 1980—1987 гг.

В августе 2006 г. началось быстрое падение ИК-блеска CH Cyg. Например, в фильтре ■] (1.25 мкм) с середины мая до середины октября 2006 г. (примерно за 150 дней) блеск упал почти на 1.2т, а далее еще на 0.4т за 20 дней [7]. Особенностью данного эпизода является падение блеска CH Cyg одновременно во всех фильтрах ,1НКЬЫ. Предварительный анализ результатов ИК-фотометрии CH Cyg в 2003—2006 гг. представлен в работе Тарановой и Шенаврина [8].

Целью настоящей работы является расчет моделей сферически-симметричной пылевой оболочки CH Cyg в состояниях максимального и минимального блеска звезды и сравнение этих моделей с ранее рассчитанными моделями пылевых оболочек для изучения изменения их параметров со временем.

2. НАБЛЮДАТЕЛЬНЫЕ ДАННЫЕ

ИК-фотометрия CH Cyg проводилась на 1.25-м телескопе Крымской лаборатории ГАИШ при помощи фотометра с фотовольтаическим приемником из антимонида индия (InSb), охлаждаемого жидким азотом. Фотометр установлен в кассегреновском фокусе телескопа, угловой диаметр входной диафрагмы составлял . Фотометрическим стандартом служила звезда BS 7328 из каталога Джонсона и др. [9].

Результаты фотометрии CH Cyg в фильтрах JHKLM, полученные c 1994 г. по февраль 2007 г., представлены на рис. 1. Ошибки измерений во всех фильтрах не превышали 0.02ш. На рис. 1 хорошо видно, что примерно до середины 2006 г. ИК-блеск системы оставался вблизи максимума, испытывая колебания в несколько сотых звездной величины. Начиная со второй половины 2006 г., блеск системы начал быстро падать во всех фильтрах. Скорость его падения, например, в фильтре J составляла почти 1.4Ш за 100 дней. Относительно быстрое падение J-блеска CH Cyg ранее наблюдалось в 1989—1990 гг., однако тогда скорость падения блеска была значительно меньше — за 350 дней J-блеск уменьшился всего на 0.4m—0.5m. В ноябре 2006 г. был достигнут абсолютный минимум блеска в наблюдаемом нами ИК-диапазоне (1.25— 5 мкм). Предыдущий минимум блеска наблюдался летом 1996 г., когда J-блескупал до уровня ~1.7m , что превышает минимальный уровень ноября 2006 г. почти на 0.7m. Таким образом, величины скорости падения и минимального уровня ИК-блеска, достигнутые в ноябре 2006 г., зарегистрированы впервые за все время наших наблюдений с 1978 г.

Наряду с уникальным падением блеска происходило и покраснение системы. Величина падения блеска уменьшалась с ростом длины волны, что вело к увеличению значений ИК-показателей цвета. Однако в отличие от падения блеска, чрезвычайного покраснения системы в ноябре 2006 г. не отмечено. Покраснение системы в этот момент было сравнимо с наблюдавшимся летом 1996 г. Возможным объяснением наблюдаемых особенностей изменения блеска и цвета CH Cyg в конце 2006 г. является резкое повышение плотности ее пылевой оболочки.

В качестве исходных наблюдательных данных для сравнения с рассчитываемыми моделями мы выбрали средние потоки F(А) в фильтрах JHKLM, оцененные по результатам нашей фотометрии для состояний максимального (MAX, средняя дата JD 2453150) и минимального (MIN, JD 2454061) блеска звезды в фильтре J. Эти данные представлены в табл. 1, вместе со средними JHKLM-величинами m и числом усредненных наблюдений п. В третьем и пятом столбцах

1994 1998 2002 2006

1 2 ♦ 1 i - ♦ К Ф

0 1 - # *•» * 1 ♦ * -

-0.8' 0 • V ♦

»J -1.6 -1.2 • С •

-1.4 -1.2 _ 5 I I w 1 4 XX XX XXxxx xcr Tg-g 1 -1

10000 12000 14000

JD 2440000

Рис. 1. Изменение JHKLM-блеска CH Cyg в период 1994 г. — февраль 2007 г. Стрелкой на верхнем графике отмечен минимум J-блеска 1996 г.

таблицы даны стандартные отклонения звездных величин am и потоков aF.

Данные табл. 1 были дополнены значениями потоков в далеком ИК-диапазоне (60 мкм < А < < 200 мкм), измеренных орбитальной обсерваторией ISO (JD 2450341). Потоки излучения в этом диапазоне слабо зависят от времени, так как они определяются, в основном, внешними слоями пылевой оболочки, имеющими большие размеры. Вместе с тем, их использование при подборе модели позволяет более надежно оценивать расстояние до звезды.

3. РАСЧЕТ МОДЕЛЕЙ ПЫЛЕВОЙ ОБОЛОЧКИ

Важнейшими параметрами модели пылевой оболочки являются светимость L и эффективная температура Teff центрального источника. По данным спектральных наблюдений Хинклом и др. [10] было установлено, что CH Cyg состоит из трех компонентов, и симбиотическая пара "красный гигант—белый карлик" обращается вокруг общего центра масс с третьим телом — желтым карликом. Уточненные периоды обращения этих систем равны соответственно 756d и 5650d [11]. Орбиты компонентов лежат приблизительно в одной плоскости и составляют небольшой угол

Таблица 1. Средние звездные JHKLM-величины и потоки СН Cyg

А, мкм то п -Р(А), 10 4 эрг/с см2 см ар,10 4 эрг/с см2 см

В состоянии максимального блеска

1.25 0.711 0.060 19 177 9.70

1.65 -0.297 0.050 18 168 7.82

2.2 -0.734 0.034 19 76.7 2.39

3.5 -1.428 0.029 19 30.2 0.79

5.0 -1.379 0.050 19 7.85 0.36

В состоянии минимального блеска

1.25 2.390 0.020 3 37.6 0.69

1.65 1.147 0.058 3 44.6 2.4

2.2 0.303 0.072 3 29.5 2.0

3.5 -1.090 0.069 3 22.1 1.44

5.0 -1.277 0.072 3 7.14 0.48

с лучом зрения так, что в симбиотической паре наблюдаются затмения [12]. Высказывалось предположение, что третий компонент системы является красным гигантом [13]. Однако данные интерферометрических наблюдений в ближнем ИК-диапазоне [14, 15] не подтверждают наличия двух звезд, имеющих сравнимый блеск. При достаточно широких ограничениях на величины масс компонентов все они должны располагаться в пределах внутренней границы пылевой оболочки [16].

Даже в максимуме своей светимости аккреционный диск белого карлика давал вклад менее 0.05 в общий болометрический поток и практически не был заметен уже в ближнем ИК-диапазоне. Поэтому можно считать, что свойства пылевой оболочки CH Cyg определяются излучением только одного центрального источника — красного гиганта спектрального класса М6Ш. С целью облегчения сравнения с результатами наших предыдущих расчетов моделей [5] мы, как и ранее, приняли для светимости красного гиганта значение L = 6900 L©, а для его эффективной температуры значение Teff = = 2850 К, найденные в работе [17].

При расчете моделей оболочки, в дальнейшем обозначаемых как MAX и MIN, нами использовались те же предположения, что и в работе [5]. Считалось, что пылевая оболочка имеет резкую внутреннюю границу, находящуюся на расстоянии т\ от центра, и концентрация пылинок уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния вплоть до внешней границы оболочки при r2 = = 1000ri. Оптические характеристики материала

пылинок были выбраны совпадающими с характеристиками "теплого" силиката [18], а их распределение по размерам n(a) — описываемым моделью MRN [19]: n(a) « a-q для радиусов сферических пылинок amin < a < amax с параметрами q = 3.5, amin = 0.005 мкм, amax = 0.25 мкм. Распределение энергии в спектре центрального источника было принято планковским с температурой, совпадающей с эффективной температурой красного гиганта.

Решение задачи переноса излучения в пылевой оболочке проводилось с использованием

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»