УДК 524.33
ВЫСОКОШИРОТНЫЙ СВЕРХГИГАНТ V5112 Sgг: ОБОГАЩЕНИЕ ОБОЛОЧКИ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ s-ПРОЦЕССА
© 2013 г. В. Г. Клочкова*
Специальная астрофизическая обсерватория РАН, пос. Нижний Архыз Поступила в редакцию 29.04.2013 г.
Эшелле-спектроскопия с высоким спектральным разрешением (К = 60 000) ро81;-ЛОВ сверхгиганта У5112 Sgr, проведенная в 1996—2012 гг. на 6-м телескопе БТА, позволила выявить особенности оптического спектра звезды и детально изучить переменность поля скоростей в атмосфере и оболочке звезды. Впервые обнаружены асимметрия и расщепление сильных абсорбций с низким потенциалом возбуждения нижнего уровня. Эффект максимален у линий ионов Ва II, профиль которых расщеплен на три компоненты. Форма профилей расщепленных линий и их положение меняются со временем. Показано, что коротковолновые компоненты расщепленных абсорбций формируются в структурированной околозвездной оболочке, что свидетельствует об эффективном выносе в оболочку тяжелых металлов, наработанных в ходе предшествующей эволюции этой звезды. Определены значения скорости расширения оболочки Уехр ~ 20 и 30 км/с. Среднее значение лучевой скорости по диффузным полосам в спектре У5112 Sgr совпадает со скоростью по коротковолновой оболочечной компоненте Э-линий Ыа I, что позволяет сделать вывод об их формировании в околозвездной оболочке. Анализ массива лучевых скоростей УТ по симметричным абсорбциям подтвердил наличие пульсаций в атмосфере звезды с амплитудой ДУТ < 8 км/с.
Ключевые слова: эволюция звезд, роз1-ЛОВ звезды, оболочки, спектры.
DOI: 10.7868/S0320010813110053
ВВЕДЕНИЕ
Высокоширотный сверхгигант V5112 Sgr, имеющий галактические координаты l = 23.98, b = = -21.0° и спектральный класс Sp = F2—F6 (Пар-тасарати и др., 1988), отождествленный с сильным источником ИК-излучения IRAS 19500-1709, относится к полуправильным переменным звездам на стадии эволюции после асимптотической ветви гигантов (далее в тексте — post-AGB). На этой кратковременной стадии наблюдаются звезды промежуточных масс (их исходные массы 3— 8М©), которые эволюционируют от AGB, теряя вещество за счет звездного ветра. Наблюдаемая у звезд post-AGB вековая переменность основных параметров стимулирует проведение их спектрального мониторинга. На протяжении последнего десятилетия на 6-м телескопе БТА выполняется спектроскопический мониторинг избранных AGB-и post-AGB звезд. Основная цель программы мониторинга — выявление пекулярности и вероятной переменности спектра, изучение временного поведения поля скоростей в протяженной атмосфе-
Электронный адрес: valenta@sao.ru
ре и оболочке пекулярных сверхгигантов. К настоящему времени по наблюдательным данным 6-м телескопа найдена спектральная переменность V510 Pup (Клочкова, Ченцов, 2004), BD+480 1220 (Клочкова и др., 2007а), V2324 Cyg (Клочкова и др., 2008а) и оптических компонентов ИК-источников IRAS 01005+7910 (Клочкова и др. 2002) и IRAS 20508+2011 (Клочкова и др., 2006). Оригинальные результаты, касающиеся переменности оптического спектра и поля скоростей в атмосферах, были получены также для переменных звезд CY CMi (Клочкова, 1995; Клочкова и др., 20076), QY Sge (Клочкова и др., 2007в), V354 Lac (Клочкова, 2009; Клочкова и др., 2009), V448 Lac (Клочкова и др., 2010). Подробнее результаты спектроскопии post-AGB звезд на БТА представлены в обзоре Клочковой (2012). Недавно Клочкова и Панчук (2012) опубликовали результаты спектрального мониторинга высокоширотного сверхгиганта LN Hya, в ходе наблюдений которого обнаружены пекулярность и переменность профилей сильных линий Fe I, Fe II, Ba II, Si II и др. В спектре 01.06.2010 появились слабые эмиссии нейтральных атомов (VI, MnI, CoI, NiI, FeI). Эти особенности спектра звезды, зарегистриро-
ванные впервые, дают основание предполагать, что в 2010 г. произошло быстрое изменение физических условий в верхних слоях атмосферы LN Hya.
Статья посвящена детальному изучению оптического спектра V5112 Sgr. Исследование фотометрической переменности этой звезды имеет достаточно долгую историю (Архипова и др., 2010; Хривнак и др., 2011), однако пока не сделаны определенные выводы о причинах, типе и параметрах переменности блеска. Амплитуда циклической переменности V5112 Sgr невысока, в фильтре V она не превышает Д V < 0.2m и меняется со временем. Что же касается периода переменности, то он не вполне определен: как показали Хривнак и др. (2010), длительность наиболее выраженного периода составляет 38d в фильтре V.
Особенностью ИК-спектра источника IRAS 19500—1709 является присутствие пекулярной эмиссионной детали на длине волны 21 мкм (Квок и др., 1999). Малочисленная группа объектов с неотождествленной пока эмиссией на 21 мкм включает звезды на стадии post-AGB с измененным в ходе их собственной эволюции химическим составом атмосфер. Обобщение результатов ряда публикаций, появившихся в конце 90-х г. (это статьи Клочковой (1995), ван Винкеля и др. (1996), Редди др. (1997), ван Винкеля (1997)), позволило Клочковой (1997) и Децин и др. (1998) сделать вывод о том, что химический состав атмосфер всех post-AGB звезд с эмиссией на 21 мкм изменен за счет выноса на поверхность углерода и тяжелых металлов, синтезированных за счет s-процесса. Последующие исследования расширенной выборки объектов подтвердили этот вывод. В настоящее время в Галактике изучены около дюжины post-AGB звезд с эмиссией на 21 мкм. Их основной список содержится в статье Хривнака и др. (2010), посвященной исследованию фотометрической переменности этого типа звезд. Источник IRAS 19500—1709 — самый высокоширотный объект в группе источников с полосой 21 мкм.
Расположение V5112 Sgr на высокой галактической широте уже указывает на ее принадлежность к старому населению Галактики. Пониженная металличность (ван Винкель и др., 1996) подтверждает эту классификацию. Химический состав атмосферы звезды, детально изученный этими авторами, типичен для post-AGB звезд с полосой 21 мкм: в атмосферах этих звезд наблюдаются большие избытки углерода и элементов s-процесса, синтезированных в ходе предшествующей эволюции звезды. Как следует из табл. 11 в статье ван Винкеля (1997), V5112 Sgr является рекордсменом по величине избытков углерода и элементов s-процесса в атмосфере.
Околозвездная оболочка V5112 Sgr также обогащена углеродом и является источником CO-излучения (ван дер Вин и др., 1993). Поток, излучаемый околозвездной оболочкой в полосах IRAS, сопоставим с излучением этой звезды в видимом диапазоне (Хривнак и др., 1989). Отметим, что у большинства высокоширотных F-сверхгигантов отмечается невысокий уровень ИК-потока. В частности, у звезды-прототипа — сверхгиганта UU Her — ИК-избыток вовсе не зарегистрирован. Членом этой малочисленной галактической популяции (Сэсселов, 1984) является и сверхгигант LN Hya, пекулярности оптического спектра и переменность поля скоростей в атмосфере которого изучены Клочковой и Панчуком (2012).
Как видно из приведенных выше ссылок, за последние 20 лет опубликовано несколько статей, посвященных исследованию особенностей химического состава V5112 Sgr, при этом практически отсутствует информация об особенностях ее оптического спектра и его поведении во времени. Для восполнения этого недостатка в 1996—2012 гг. нами получены новые высококачественные оптические спектры для V5112 Sgr. Анализ этого наблюдательного материала позволил нам получить неизвестные ранее сведения, касающиеся переменности и пекулярностей оптического спектра звезды и детальной картины лучевых скоростей Vr в ее атмосфере и оболочке. В статье кратко описаны методы спектральных наблюдений и обработки спектров, приведены полученные результаты и их обсуждение.
НАБЛЮДЕНИЯ, ОБРАБОТКА И АНАЛИЗ СПЕКТРОВ
Спектральные данные для V5112 Sgr получены нами в фокусе Нэсмита 6-м телескопа БТА Специальной астрофизической обсерватории РАН с эшельным спектрографом НЭС, разработанным Панчуком и др. (2007, 2009). Наблюдения выполнены с использованием ПЗС-матрицы 2048 x 2048 элементов и с резателем изображений (Панчук и др., 2009). Наблюдения 2 августа 2012 г. проведены с использованием матрицы большего формата 2048 x 4096 элементов, что обеспечило существенное увеличение регистрируемого спектрального диапазона. Спектральное разрешение составляет Л/АЛ > 60 000, отношение сигнала к уровню шумов S/N > 100. Средние моменты наблюдений (JD) и зарегистрированный спектральный диапазон приведены в табл. 1.
Экстракция одномерных спектров из двумерных эшелле-кадров выполнена с помощью контекста ECHELLE комплекса программ MIDAS, модифицированного Юшкиным и Клочковой (2005) с
Таблица 1. Журнал наблюдений V5112 Sgr и результаты измерений гелиоцентрической лучевой скорости УГ
Дата ЛО 2450000+ ДА, А УГ, км/с
Ме1а1э N31 БВ
05.07.1996 0269.43 5150-8000 +14.4 ±0.5(30) -9.1(4)
07.07.2001 2097.51 4610-6074 +21.1 + 0.1(190) +21.4 -9.6 -10.5(1)
14.08.2006 3962.34 4555-6007 +5.4 + 0.1(237) +6.8 -8.5 -9.5(1)
28.09.2010 5462.26 5165-6690 +15.4 + 0.2(99) +9.4 -9.2 -9.1(2)
13.06.2011 5725.53 4120-5580 +8.5 + 0.1(366)
02.08.2012 6142.42 3990-6980 +10.1 + 0.1(377) +9.5 -8.8 -8.8(5)
Среднее:
-9.0
-9.1
Примечание. Здесь Уг(те1а18) — средняя скорость по симметричным абсорбциям, по компонентам Б-линий № I, УГ(ПВ) — средняя скорость по диффузным полосам. В скобках указано число линий, использованных для определения средних значений скорости.
учетом особенностей оптической схемы спектрографа НЭС. Удаление следов космических частиц проводилось медианным усреднением двух спектров, полученных последовательно один за другим. Калибровка по длинам волн осуществлялась с использованием спектров Аг-лампы с полым катодом. Обработка экстрагированных спектральных данных проводилась с помощью пакета программ 0ЕСН201;, созданного Галазутдиновым (1992). Контроль инструментального согласования спектров звезды и лампы с полым катодом выполнен по теллурическим линиям [О I], О2 и Н2О. Более детально процедура измерения гелиоцентрической лучевой скорости Уг по спектрам, полученным со спектрографом НЭС, и источники ошибок описаны в статьях Клочковой и др. (2008б) и Клочковой, Таволжанской (2010
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.