АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2012, том 89, № 2, с. 128-140
УДК 524.31.01+524.334
ВЫСОКОШИРОТНЫЕ СВЕРХГИГАНТЫ: АНОМАЛИИ СПЕКТРА LN Hya в 2010 г.
© 2012 г. В. Г. Клочкова*, В. Е. Панчук
Учреждение Российской академии наук Специальная астрофизическая обсерватория РАН, Нижний Архыз Карачаево-Черкесской Республики, Россия Поступила в редакцию 15.06.2011 г.; принята в печать 17.08.2011 г.
Наблюдения, проведенные на 6-м телескопе с высоким спектральным разрешением в 2003—2011 гг., позволили детально изучить особенности оптического спектра и поля скоростей в атмосфере полуправильной переменной ЬЫ Нуа. По слабым симметричным фотосферным абсорбциям найдены изменения лучевой скорости от даты к дате (до 3 км/с), что является следствием слабых пульсаций. Обнаружена пекулярность и переменность профилей сильных линий Ре I, Ре II, Ва II, II и др. Выявлена асимметричная форма профилей этих линий: их коротковолновые крылья вытянуты, а ядра либо раздвоены, либо искажены эмиссией. В наблюдательный сезон 2010 г. от спектра к спектру изменялись положение и глубина абсорбционного компонента На, интенсивность коротковолнового и длинноволнового эмиссионных компонентов, а также отношение их интенсивностей. В спектре 01.06.2010 г. появились слабые эмиссии нейтральных атомов (VI, МЫ, СЫ, ЫП, Ре!). Эти особенности спектра звезды, зарегистрированные впервые, дают основание предполагать, что в 2010 г. удалось зафиксировать быстрое изменение физических условий в верхних слоях атмосферы ЬЫ Нуа.
1. ВВЕДЕНИЕ
Полуправильная переменная LN Hya (HD 112374, IRAS 12538-2611) расположена на высокой галактической широте (b = 36.4°), что указывает на принадлежность звезды к старому типу населений Галактики. Амплитуда переменности блеска LN Hya составляет ДВ = 0.32m; что же касается периода переменности, то он не вполне определен: его длительность может быть от 44 до 86 дней [1]. Полуправильные переменные — это далеко проэволюционировавшие звезды на стадии эволюции после асимптотической ветви гигантов (postAGB). На этой кратковременной стадии наблюдаются звезды промежуточных масс (их исходные массы 3—8M© ), которые эволюционируют от AGB, теряя вещество за счет звездного ветра. Наблюдаемая у звезд postAGB вековая переменность основных параметров стимулирует проведение их спектрального мониторинга. На протяжении последнего десятилетия на 6-м телескопе БТА выполняется спектроскопический мониторинг избранных AGB- и postAGB-звезд. Основная цель программы мониторинга — выявление пекулярности и вероятной переменности спектра, изучение временного поведения поля скоростей в атмосфере и оболочке звезды. К
E-mail: valenta@sao.ru
настоящему времени по наблюдательным данным 6-м телескопа найдена спектральная переменность V510 Pup [2, 3], V2324 Cyg [4] и оптического компонента ИК-источника IRAS 01005 + 7910 [5]. Оригинальные результаты, касающиеся переменности оптического спектра и поля скоростей в атмосферах, были получены также для переменных звезд QY Sge [6], V354 Lac [7, 8], V448 Lac [9], CY CMi[10].
Эволюция звезд от стадии AGB к планетарной туманности остается не вполне понятной. Это касается механизмов и особенностей сброса вещества этими звездами, сложной морфологии их околозвездных газо-пылевых оболочек. Роль пульсаций и двойственности также мало изучена, поскольку выявление их для звезд со сложной картиной поля скоростей в атмосфере является трудоемкой и долговременной задачей. Это относится и к изучению переменного сверхгиганта LN Hya. На изображении, полученном на космическом телескопе Хаббла [11], LN Hya выглядит как точечный объект. Звезда окружена газо-пылевой оболочкой, присутствие которой проявляется в оптическом спектре в виде эмиссионного профиля линии Ha. После опубликования результатов спутника IRAS и отождествления его объектов с оптическими за счет кросс-корреляции каталогов LN Hya была отождествлена с ИК-источником
Таблица 1. Журнал наблюдений и результаты измерений гелиоцентрической лучевой скорости LN Hya
Дата JD 2450000+ ДАД Vr, км/с
^г (metal s) К(Н a-abs) ^"(Na I—émis)
21.02.2003 2692.52 5150-6660 -23.20 + 0.12(125) -25.5 -21.9
02.04.2010 5289.39 5160-6680 -23.68 + 0.08(304) -20.5 -21.1
05.04.2010 5292.33 5160-6680 -21.93 + 0.07(312) -20.7 -22.0
01.06.2010 5349.27 5220-6690 -28.22 + 0.11(211) -7.8 -21.6
12.01.2011 5574.59 5210-6680 -23.30 + 0.06(235) -22.3 -21.8
14.03.2011 5635.42 5220-6690 -24.88 + 0.07(153) -23.6 -21.6
Примечание. Уг(теша) — средняя скорость по симметричным абсорбционным деталям, в скобках указано число линий, использованных для определения средних значений скорости. Уг(на-аЬв) — скорость по абсорбционному компоненту Ha, Уr(mI-emis) — скорость по эмиссионному компоненту D-линий № I.
IRAS 12538—2611. Однако поток в полосах IRAS низок [12] по сравнению с излучением этой звезды в видимом диапазоне. Отметим, что невысокий уровень ИК-потока наблюдается у некоторых пекулярных сверхгигантов типа UU Her, расположенных в Галактике на высоких широтах. LN Hya обычно рассматривается как член этой малочисленной галактической популяции (см., например, работы [13, 14]). У высокоширотного сверхгиганта UU Her, особенности которого мы еще упомянем ниже, ИК-избыток не зарегистрирован.
Будучи ярчайшей в своем типе звезд, LN Hya неоднократно изучалась спектроскопически. Еще в начале 80-х гг. XX в. Лак и др. [15] определили основные параметры (эффективная температура Teff = 6000 K, ускорение силы тяжести lg g = 0.4 и 0.8) и детальный химический состав LN Hya: пониженную металличность [Fe/H] = —1.2 и большой избыток азота [N/Fe] = = +0.5. Несколько позже Клочкова и Панчук [16] по фотографическим спектрам, полученным на Основном звездном спектрографе БТА, исследовали спектр LN Hya в составе выборки сверхгигантов на высоких галактических широтах и подтвердили основной вывод Лака и др. [15]: LN Hya является типичной звездой на стадии post-AGB с дефицитом тяжелых металлов. Спустя 10 лет Гиридхар и др. [17], используя уже ПЗС-спектры, вновь определили фундаментальные параметры и химический состав LN Hya и пришли к аналогичным результатам. В недавней работе [18] основное внимание уделялось содержанию элементов с низкой температурой конденсации, не подверженных процессам селективной сепарации (C,N, O, S, Zn).
Как видно из приведенных выше ссылок, за последние 30 лет опубликовано несколько статей,
посвященных исследованию особенностей химического состава LN Hya, при этом практически отсутствует информация об особенностях ее спектра и о его поведении во времени. На протяжении последнего десятилетия нами получены новые высококачественные оптические спектры для LN Hya. В данной статье мы приводим результаты, касающиеся обнаруженных нами переменности и пекулярностей спектра звезды, не известных ранее, и детальной картины лучевой скорости.
2. НАБЛЮДЕНИЯ, ОБРАБОТКА И АНАЛИЗ СПЕКТРОВ
Спектральные данные для LN Hya получены нами в фокусе Нэсмита 6-м телескопа БТА Специальной астрофизической обсерватории РАН с эшельным спектрографом НЭС [19, 20]. Наблюдения выполнены с использованием ПЗС-матрицы 2048 х 2048 элементов и с резателем изображений [20]. Спектральное разрешение составляет А/ДА > > 60 000, отношение сигнала к уровню шумов S/N > 100. Для расширения временно го диапазона наблюдений LN Hya мы привлекли к исследованию спектр со спектральным разрешением R = 25 000, полученный нами ранее в фокусе Нэсмита 6-м телескопа с эшелле-спектрографом "Рысь" [21]. Средние моменты наблюдений (JD) и зарегистрированный спектральный диапазон приведены в табл. 1.
Экстракция одномерных спектров из двумерных эшелле-кадров выполнена с помощью модифицированной [22] процедуры ECHELLE комплекса программ MIDAS. Удаление следов космических частиц проводилось медианным усреднением двух спектров, полученных последовательно один за другим. Калибровка по длинам волн осуществлялась с использованием спектров ThAr-лампы
л
§90
х «
§80f
X
н
s70[ §
iS60
(D
н s
§50
X н О
FeII FeI
TiI MnI FeI FeII
40-
30-
FeI
FeI
FeI
5415 5420 5425 5430
Длина волны, Ä
5435
Рис. 1. Фрагмент наблюдаемого спектра LN Hya за дату 12.01.2011 в сравнении с теоретическим спектром (точки), рассчитанным с параметрами Teff = 6000 K, lg g = 1.0, %t = 4.7. Указано отождествление основных спектральных линий данного фрагмента.
с полым катодом. Контроль инструментального согласования спектров звезды и лампы с полым катодом выполнены по теллурическим линиям [OI], O2 и H2O. Более детально процедура измерения лучевой скорости Vr по спектрам, полученным со спектрографом НЭС, и источники ошибок описаны в статье [23]. Среднеквадратичная погрешность измерений Vr для звезд с узкими абсорбциями в спектре составляет <1.0 км/с (точность по одной линии).
Для комплексного анализа наблюдаемых спектров звезды LN Hya, помимо позиционных измерений, нам потребовалось рассчитывать синтетические спектры. Мы использовали программу SynthV, разработанную Цымбалом [24] и адаптированную им же для работы с персональным компьютером в среде OS Linux. Здесь необходимо отметить, что величина Tff, определенная для LN Hya в разных работах, варьирует в довольно большом интервале 5500—6300 K. В расчетах мы приняли близкое к среднему значение температуры Teff = 6000 K, учитывая хорошее согласие наблюдаемого и теоретического спектров, рассчитанного с этой температурой. На рис. 1 приведен фрагмент наблюдаемого спектра за дату 12.01.2011, включающий практически не искаженные эмиссиями абсорбции, в сравнении с теоретическим спектром. При общем согласии расчета и наблюдений этот рисунок иллюстрирует тот факт, что коротковолновые крылья абсорбций затянуты даже в спокойную фазу состояния атмосферы LN Hya.
3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
3.1. Эмиссионные компоненты и переменность профилей линий
Профиль Ha. По спектру в оптическом диапазоне LN Hya классифицирована как сверхгигант F3 Ia [25]. Уже в первых публикациях, посвященных анализу спектров этой звезды, было отмечено присутствие эмиссии на профиле Ha (см., например, [15]). Эмиссионные компоненты на профиле Ha типичны для звезд на стадии postAGB (см. примеры на ри
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.