УДК 524.338.3-563
НЕРАДИАЛЬНЫЕ ПУЛЬСАЦИИ ГОРЯЧЕГО КОМПОНЕНТА СИМБИОТИЧЕСКОЙ ЗВЕЗДЫ ^ Cyg ВО ВРЕМЯ ЕЕ АКТИВНОЙ ФАЗЫ
© 2006 г. Н. И. Бондарь, В. В. Прокофьева
Крымская астрофизическая обсерватория, Научный, Крым, Украина Поступила в редакцию 31.01.2005 г.; принята в печать 06.07.2005 г.
Проведены наблюдения симбиотической звезды СН Cyg на 70-см телескопе Крымской астрофизической обсерватории в 1982 г. во время ее активной фазы, когда ее блеск в полосе V был ярче 6т. Одновременно регистрировалось излучение в континууме в областях длин волн 3737, 5092, 5500 А с временным разрешением 20 с. Для четырех ночей наблюдений — с 13 июля по 22 августа — приведены кривые блеска в указанных длинах волн, отражающие характер быстрой переменности. Различными методами выполнен частотный анализ наблюдений для рядов данных в длинах волн 3737 и 5092 А, где излучение горячего компонента вносит заметный вклад. В спектрах обоих рядов найдено около 20 одинаковых частот в диапазоне периодов от 150 до 6000 с. Оценки достоверности обнаруженных частот показали, что ее уровень превосходит 3 а во всех случаях, и в большинстве из них — значительно. Амплитуды многих колебаний оказались переменными с характерным временем менее суток. Мультипериодичность и переменность амплитуд колебаний характерны для нерадиальных пульсаций. Сделан вывод о том, что в период максимальной активности симбиотической звезды были возбуждены нерадиальные колебания, характерные для д-мод белого карлика.
1. ВВЕДЕНИЕ 1.1. Нерадиальные пульсации и их особенности
Нерадиальные пульсации звезд впервые были описаны лордом Кельвиным в 1863 г. [1]. Однако многие годы они оставались академическими изысканиями и лишь с середины ХХ в. они находят применение к объяснению переменности различных типов звезд. В конце 60-х и начале 70-х гг. нерадиальные пульсации были обнаружены у белых карликов, Ар-звезд, ранних типов О- и В-звезд.
Характерной особенностью нерадиальных пульсаций звезд является наличие мультипериодич-ности. Так, Солнце может пульсировать одновременно в 107 модах нерадиальных собственных частот [2], причем затухание мод очень мало — они существуют многие тысячи циклов. Для возбуждения собственных частот необходимо наличие возбуждающего механизма, который может быть различным. Теоретически установлено, что р-моды, наблюдаемые на Солнце, возбуждаются значительно легче, чем д-моды, характерные для белых карликов.
Нерадиальные пульсации являются весьма распространенным явлением, но зарегистрировать в наблюдениях такие колебания достаточно трудно.
У одиночных белых карликов нерадиальные пульсации наблюдались практически у всех типов: ЭО, ЭВ, ЭА. Нас интересуют звезды ЭО, имеющие температуры около 100 000 К, поскольку у горячих компонентов симбиотических звезд температура близка к этому значению. Согласно [ 1], ЭО-звезды имеют собственные периоды колебаний в диапазоне от 400 с (6.7 мин) до 2000 с (33.3 мин), причем, в основном, это д-моды с низкими значениями параметра I.
Исследования нерадиальных пульсаций дают информацию о внутреннем строении звезд и поэтому являются чрезвычайно важными. Уже много лет проводятся специальные международные кампании, во время которых одни и те же звезды наблюдаются на обсерваториях, расположенных на разных долготах земного шара.
Установлено, что частота и фаза нерадиальных колебаний достаточно устойчива, а амплитуда переменна во времени. Это подтверждают, например, результаты двух международных кампаний по наблюдениям горячего белого карлика РО 0122+200, опубликованные в [3], где продемонстрирована переменность амплитуды одного из обнаруженных колебаний. В этой статье приведено более 10 независимых частот в интервале периодов 336—470 с,
Таблица 1. Сводка наблюдений CH Cyg в 1982 г.
Дата UT Количество Значения среднеквадратичной ошибки по длинам волн
(1982 г.) начало конец измерении А = 3737 А А = 5092 А А = 5500 А
13.06 20h50m40s-22h06m20s 180 0.010т 0.010т 0.010т
14.08 19 59 00-21 04 40 157 0.020 0.010 0.013
15.08 20 11 20-21 19 40 161 0.014 0.011 0.011
22.08 20 56 40-21 51 40 149 0.013 0.010 0.010
интерпретированных авторами как нерадиальные д-моды.
Попытка найти нерадиальные пульсации у 9 белых карликов DAO, сделанная в [4], не увенчалась успехом, по-видимому, из-за коротких рядов наблюдений.
Обнаруженные у красных гигантов симбиотиче-ских звезд CI Cyg и AG Peg пульсации с периодами соответственно 50.2, 78.4 сут [5] и 10.7, 9.9 сут [6] были интерпретированы как р-моды нерадиальных пульсаций. Источником возбуждения их является звуковая волна, возникающая в атмосфере красного гиганта вследствие его асинхронного вращения.
1.2. Характерные особенности излучения CH Cyg в 1982 г.
Среди астрофизических объектов звезда CH Cyg известна как пекулярная симбиотическая система, компонентами которой являются красный гигант M6—M7 и горячая звезда низкой светимости, классифицируемая во многих исследованиях как белый карлик [7—11]. Благодаря комплексным наблюдениям CH Cyg, выполненным наземными и внеатмосферными средствами, получены убедительные доказательства двойственности звезды, прослежены физические процессы, происходящие в околозвездной среде и на компонентах системы. Период обращения горячего спутника вокруг холодного гиганта составляет -5700 сут (15.6 лет) [12]. Орбита имеет большой эксцентриситет e = 0.47, большая полуось a = 2000 Rq, отношение масс q = 3.5. Размеры полуправильного холодного гиганта спектрального класса M6—M7 составляют 180—300 Rq , температура его поверхности Teff - 2700 K, светимость -8000 Lq . Результаты оптической и инфракрасной фотометрии и исследование лучевых скоростей М-гиганта показали присутствие переменности с периодами 1300, 770 и 100 сут [9, 10, 13]. Первый период, вероятно, связан с вращением гиганта, а два последних вызваны радиальными пульсациями. Холодный компонент не заполняет полость Роша, звезда теряет вещество вследствие звездного ветра. Потеря массы составляет 10_8—10_6 Mq/год.
Часть этого вещества аккрецирует на вторичный компонент — белый карлик, а остальное вещество идет на пополнение неоднородной газовой оболочки. Согласно [9] масса белого карлика составляет 0.58 МС0). Светимость его переменна: в спокойном состоянии она оценивается как 10—70 ЬС0), а в активном — —300 ЬС0).
Фотометрическое поведение звезды прослежено на интервале более 100 лет [9]. Большую часть времени СН С;^ находилась в спокойном состоянии, ее блеск в полосе В оставался на уровне 8т—9т. Сильная и продолжительная активность, имевшая место с 1977 по 1987 гг., сопровождалась серией вспышек, в результате которых возросла яркость звезды, особенно в коротковолновой области. В полосе В подъем блеска составил 3т. Еще более значительные изменения происходили в полосе и. Предполагается, что активное состояние звезды связано с образованием аккреционного диска вокруг белого карлика, а спад активности — с его разрушением [9]. В оптическом диапазоне с горячим компонентом связано появление в спектре добавочного голубого континуума. В этот период у звезды становятся заметными быстрые нерегулярные изменения блеска с амплитудой, возрастающей в синюю область спектра. Впервые они были зарегистрированы во время активности звезды в 1967 г. [14], но наиболее детально изучались в период с 1977 по 1987 гг. Быстрые флуктуации блеска присутствовали весь этот продолжительный период активности и не наблюдались только во время затмения горячего компонента холодной звездой в 1985 г., что свидетельствует о том, что их источник связан с горячим компонентом.
Проанализировав наблюдения, полученные за три ночи в 1986 и 1989 гг., Миколаевский и др. [15] выявили быстрые малоамплитудные (на уровне 3—4 а) осцилляции с периодом Р = 500 с. Фаза колебаний сохранялась, по крайней мере, в течение 48 ч по наблюдениям 11 и 13 ноября 1986 г.
В активной фазе, кроме нерегулярных малоамплитудных осцилляций, у звезды наблюдаются квазипериодические 7—12-минутные колебания блеска с амплитудой, достигающей в
(а) г!"
Аш
10.05" 13.06.1982
-3737А Д, Д ^
5092А
- -г- ^у/Ч .
/Ц .. А
5500А ■ I
00А
1.00
14.08.1982
1.02 1.04
ГО 2445133.5 +
10.05ш » -1 . >
3737Ар I
- "И
Й
^ ^ ^ Ц^» "иТ
кь
м V <
5092А
5500А )
л
л А *
гт
0.96
0.98 1.00
ГО 2445195.5 +
3737А
к м
0.05"
15.08.1982
\
(в)
л 1
л*
5092А
-л/ и- Чл -
5500А
к гч
/
0.96
0.98
1.00 1.02 ГО 2445 196.5 +
(б) _ 22.08.1982 {0.05ш Д
} I - / Ч 3737А - л - 'V, ч ,Л\, лА
5092А
л
г | t \ 5500А I ч-УЧ'
л/Ч
V л '
£ .-Ц
1
1.00
1.02 1.04
ГО 2445203.5 +
Рис. 1. Кривые блеска звезды СН Cyg, полученные в указанные на графиках даты в трех участках непрерывного спектра с центрами на длинах волн, приведенных слева около кривых. Справа от каждой кривой блеска указаны ошибки одного измерения.
Мощность, 10 4
6г
5 -4 -3 -21 -0
0 100 200 300 400 500
1/Р, сут-1
Рис. 2. Спектр мощности в диапазоне частот 10—540 сут-1, полученный по 646 данным фотометрических наблюдений континуума в полосе шириной 23 А с центром на длине волны 3737 А в спектре симбиотической звезды СН Cyg.
отдельных случаях нескольких десятых звездной величины [7, 16—18].
Целью настоящей работы является поиск периодических колебаний блеска горячего компонента симбиотической звезды СН Cyg, излучение
которого было зарегистрировано в 1982 г. во время активного состояния звезды, и рассмотрение вопроса о возможности наличия нерадиальных
пульсаций белого карлика, возбужденных в этом состоянии звезды.
Р, % 100 80 60
0.010 0.005
БОНДАРЬ, ПРОКОФЬЕВА ЦР = 32.70 сут-1
1/Р, сут-1
Рис. 3. Пример уточнения найденной частоты 32.70 сут-1. Периодограмма на верхнем графике рассчитана по методу Юркевича, параметр р (%) показывает вероятность существования этого периода около 100%. На нижнем графике приведен амплитудный спектр, построенный по методу Диминга.
2. НАБЛЮДЕНИЯ И КРИВЫЕ БЛЕСКА
Наблюдения проводились на 70-см телескопе с помощью пятиканального спектрофотометра [19, 20]. Входная щель прибора имела ширину 23 А и центрировалась в спектре с точностью 1 А. Одновременно велась запись излучения
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.