Введение к работе
Актуальность темы работы.
Предлагаемая работа посвящена поиску и исследованию новых переменных звезд по снимкам Московского архива астрофотографий.
Конец второго тысячелетия обозначил перелом в методике открытия п исследования переменных, звезд. Появление и повсеместное внедрение в практику методов ПЗС-фотометрии, а также бурное развитие вычислительной техники сделали возможным н простым то. на что раньше уходили годы кропотливого труда. Доступное многим оборудование - телескоп с диаметром зеркала в одни метр или даже меньше, ПЗС-матрнца п современный персональный компьютер - дает возможность открывать н исследовать сотни п тысячи новых переменных звезд. Подобные проекты уже ведутся, достаточно напомнить лишь о самых крупных из них - MACHO, OGLE, EROS, ROTSE, ASAS. И это только начало, технологии постоянно развиваются.
Можно ли в этом случае; сказать, что область астрономии, связанная с поиском и исследованием звездной переменности, уже исчерпана пли хотя бы близка к этому? На данный момент, нет, и особенно это относится к нашей Галактике. Основная проблема заключается в сложности и дороговизне изготовления больших ПЗС-матрпц. Соответственно, исследователь, имеющий в распоряжении систему телескоп+ПЗС-матрица+компыотер, часто вынужден ограничиться изысканиями в относительно небольших по площади участках небесной сферы. Понятно, почему объектами подобных исследований стали в основном компактные скопления, ближайшие галактики (прежде всего Магеллановы Облака) и Галактический балдж. Это составляет лишь очень незначительную часть неба.
Упомянутая проблема скорее техническая. Развитие и усовершенствование инструментов наблюдения, появление новых технологий решат чту проблему, возможно, уже в ближайшие годы. Первый шаг в этом направлении сделан. С марта 199S года в ходе проведения проекта ROTSE все небо, доступное для наблюдений с широты Нью-Мексико, картографируется (< помощью достаточно больших
ГПС'-матрпц) дважды в ночь. Продельная звездная величина составляет т\- ~ 15."). Из ПЗС-изображошш, полученных в результате зтпх наблюдении, формируется архив. Опубликованы предварительные результаты поисков переменных в нескольких ооластях неба общей площадью около 2000 квадратных градусов (что составляет G.G'/f покрываемой наблюдениями части неба), в результате открыта 1781 новая периодическая переменная звезда (Акерлоф и др.. 2000). Более тщательно проделанная процедура идентификации новых переменных, открытых ROTSE, со списками уже известных переменных звезд (ОКПЗ, списки обозначений, NSV и NSVS) позволила отождествить 415 (23.3% от 1781) звезд с: уже известными и каталогизированными переменными (Скифф, 2000).
Существует и другая проблема больших ПЗС-обзоров неба. Получаемый материал слишком велик. Соответственно, во многих случаях изучение переменных звезд ограничивается лишь областью интересов конкретных исследователей. Объектами тщательного исследования становятся, например, только звезды типа RR Лиры или только цефеиды (или даже более конкретно - бимодальные цефеиды) и т.п. В некоторых случаях информация о новых переменных звездах других, не интересных авторам, типов переменности публикуется очень выборочно или не публикуется вовсе. Классификация новых переменных звезд, не входящих в область интересов исследователей, оставляет желать лучшего. ПЗС-обзоры неба, подобные ROTSE, являются идеальными инструментами для проведения именно си-спсматиіиіг.ких поисков звездной переменности в Галактике (то есть для выявления в исследуемой области неба по возможности всех переменных звезд до определенной предельной звездной величины), для решения проблемы полноты псследованности переменных звезд всех типов в избранных областях неба. Однако подобные работы пока но ведутся.
Еще один способ поиска звездной переменности, несколько Полое полезный с точки зрения решения вопросов полноты наших знаний о переменных звездах, был реализован в ходе космического -эксперимента HIPPAR.COS. Для каждой из 118 218 звезд до mv ~ 12.5 (выборка включает практически все звезды ярче ту = 9) было еде-
лано Полое ста измерений блеска в широкополосной системе II р. Это позволило впервые обнаружить (в некоторых случаях лишь заподозрить) переменность блеска 5665 звезд (ESA, 1997).
Поиск и пс-следованпе переменных звезд являются лишь побочными задачами наиболее крупных проектов, таких как МЛСНО. OGLE. ROTSE п HIPPARCOS. Основная цель -экспериментов МАСЛЮ и OGLE - поиск случаев гравитационного мпкролннзированпя, ROTSE оптических проявлений 7-вспышек, HIPPARCOS - точная астрометрия ярких звезд. Именно поэтому пока нельзя сказать, что задача массового открытия и изучения переменных звезд Галактики решена полностью или близка к этому. Кардинально изменить ситуацию должен специализированный глубокий ПЗС-обзор всего неба, основной целью которого будет систематический попек и тщательное исследование, классификация переменных звезд всех типов переменности. Подобные проекты уже находятся в стадии разработки. Возможно, техническое осуществление задачи - дело ближайших лет. Но гораздо больше времени и кропотливого труда потребуется для проведения тщательной обработки полученной информации, исследования и точной классификации открытых переменных звезд.
В свете вышеизложенных фактов актуальность проведения поиска новых переменных звезд по фотографическому материалу может быть подвергнута сомнению. Однако поиск и исследование звездной переменности по архивным фотопластинкам имеет ряд преимуществ даже по сравнению с лучшим на данный момент обзором Галактики - ROTSE. Основу Московского архива составляют пластинки, полученные с помощью 40-см астрографа. Предельная звездная величина этих снимков рд ~ 17'" — 18'", что заметно превышает предел эксперимента ROTSE. Но основное преимущество состоит не в этом. Большой временной охват (1895-1996 гг.) и богатство архива астрофотографий позволяют не только найти, но и подробно исследовать открытые переменные звезды, определить тип переменности, установить, как изменялся блеск звезды в прошлом. В некоторых случаях именно кратковременность интервала, охваченного наблюдениями, не позволяет однозначно классифицировать звезду, недостаток
.1
информации может привести к ошибкам классификации. Для переменных звезд некоторых типов - классических цефеид, звезд типа НИ Лиры, е Щита и SX Феникса, затменных систем, очень важным является изучение изменяемости периодов. Для всего этого, а также д.ля исследования вспышечноп активности карликовых новых, для более точного определения значении периодов долгопериодических переменных звезд нам необходимо иметь значительное количество наблюдений в большом интервале времени. На сегодняшний день архивы астрофотографий обеспечивают нас гораздо более богатым материалом для подробного изучения звездной переменности, чем существующие ПЗС-обзоры неба.
Задача выявления новых переменных звезд фотографическими методами, действительно, теряет свою актуальность, но лишь если принимать во внимание будущие обзоры неба, на данный момент находящиеся в стадии разработки. ПЗС-методы поиска являются гораздо более точными, свободными от субъективных ошибок и менее трудоемкими. Повторимся, они гораздо лучше подходят для проведения систематического поиска переменных звезд, решения статистических задач. Именно поэтому простое увеличение числа известных переменных не было основной целью настоящей работы. Далеко не все переменные звезды вызывают постоянный интерес исследователей. Среди более чем 30 000 известных переменных Галактики лишь несколько сотен привлекают особое внимание наблюдателей и теоретиков. Массовое открытие и исследование переменных звезд по архивным астрофотографиям дает возможность сделать первый, очень важный шаг - выделить среди новых переменных звезд особо важные, уникальные объекты, на которые необходимо обратить особое внимание. Подобные цели в первую очередь ставят и авторы больших ПЗС-обзоров. Одними из приоритетных задач группы исследователей проекта МАСНО, например, являлись поиск и изучение очень важных для современной теории звездных пульсаций объектов - цефеид с двойной периодичностью. Актуальность и важность подобного подхода (выявление астрофизически интересных объектов) не вызывает сомнения и подтверждается полученными нами результатами. При проведении настоящего исследования особое впнма-
нпе уделялось поиску новых классических цефеид, карликовых новых (звезд типа U Близнецов) и явлению мулътппериоднчноетн v пульсирующих переменных.
Цель работы.
-
Поиск новых переменных звезд по пластинкам Московского архива астрофотографий.
-
Подробное исследование характера изменения блеска новых переменных звезд по всему доступному материалу, классификация, определение элементов изменения блеска периодических переменных, изучение изменяемости периодов.
-
Целенаправленный поиск астрофизически интересных переменных объектов, в первую очередь классических цефеид, звезд тина U Близнецов, мультнпериодических пульсирующих переменных, звезд типа RR Лиры с эффектом Блажко.
Научная новизна.
В ходе проведения работы получен ряд новых результатов.
в Обнаружена переменность 74 новых переменных звезд, в их числе девяти карликовых новых (звезд типа U Gem), тринадцати классических цефеид, двух цефеид с двойной периодичностью, одной переменной типа RR Лиры с сильно выраженным эффектом Блажко и переменной типа АС Андромеды - звезды, пульсирующей одновременно в трех радиальных модах: основном тоне, первом и втором обертонах (это лишь второй известный на данный момент науке трехмодный радиальный пульсатор).
Открытые переменные звезды исследованы по всему доступному фотографическому материалу. Практически во всех случаях это позволило однозначно классифицировать переменную, определить элементы изменения блеска в случае периодического изменения блеска. Построены кривые изменения блеска, для периодических переменных - фазовые'кривые блеска.
Обнаружена и исследована переменность периода двух новых ма-лоамплптудных классических цефеид VS24 Cas и VS27 Cas. Данные фотографической фотометрии еше одной цефеиды Var CS позволяют говорить о несомненноіі переменности периода, но недостаточны для детального исследования этого явления.
Обнаружена и исследована мультнперподнчность изменения Плеска трех новых переменных V458 Set. V825 Cas (цефеиды < двойной периодичностью) и VS23 Cas (трехмодный пульсатор). Построены раздольные фазовые кривые блеска для каждой моды пульсаций.
Для одной из открытых переменных - бимодальной цефеиды V458 Set - с помощью корреляционного спектрометра (ИЛС) конструкции Токовпнина (1987) впервые проведены наблюдения лучевой скорости. Построены раздельные фазовые кривые изменения Vv для каждой моды пульсаций. С использованием модифицированного метода Бааде-Весселинка (Балона, 1977) определен радиус звезды.
Практическая значимость.
Результаты проведенного исследования могут быть использованы:
для решения задач звездной статистики, изучения пространственного распределения звезд различных типов переменности в Галактике;
для изучения процессов перетекания вещества в тесных двойных системах, состоящих из белого и красного карлика (звезды типа U Близнецов), проверки положений теории тепловой и прилпвно-тепловой неустойчивости аккреционного диска;
для изучения системы классических цефеид Галактики;
для проверки выводов теории звездных пульсаций, построения теории, объясняющей причины возникновения мультпперподн-чеекпх радиальных пульсаций во внешних слоях звезд.
і!
Отметим, что некоторые объекты, переменность которых была обнаружена в ходе данного исследования, уже привлекли внимание наблюдателей и теоретиков, о чем свидетельствуют публикации, продолжающие исследования открытых нами переменных звезд (особенно з-то касается карликовых новых) или использующие результаты, полученные диссертантом.
Апробация.
Результаты, приведенные в диссертационной работе, трижды докладывались и обсуждались на заседаниях семинара по звездной астрономии ГАИШ МГУ. Устный доклад, касающийся поиска и исследования классических цефеид и мультнперподпческих переменных звезд, был сделан на 29 Конференции исследователей переменных звезд в Брно (Чехия) в ноябре 1997 г. Результаты исследования были представлены в стендовых докладах на Коллоквиуме MAC No. 176 в Будапеште (Венгрия) в августе 1999 г. и на Международной конференции, посвященной 90-летию со дня рождения Б.В. Кукаркина, в Москве а октябре 1999 г.
Основные результаты, выносимые на защиту.
Открытие и исследование по пластинкам Московского архива астрофотографий 74 новых переменных звезд, среди них:
девяти карликовых новых (звезд типа U Близнецов);
тринадцати классических цефеид, период изменения блеска некоторых из них переменен;
двух бимодальных цефеид, одна из них (V458 Set) показывает редкую для бимодальных цефеид Галактики особенность -амплитуда первого обертона заметно превышает амплитуду основного тона пульсаций;
одной переменной типа RR Лиры с сильным эффектом Блажко;
переменной типа АС Андромеды (второй из известных на данный момент) - звезды, пульсирующей одновременно в трех радиальных модах: основном тоне, первом и втором обертонах.
Результаты наблюдений лучевой скорости бимодальной цефеиды V458 Set. Построены раздельные фазовые кривые изменения I,. для двух периодов пульсации, сделана оценка радиуса звезды. Особенность, найденная при исследовании изменений блеска (амплитуда первого обертона заметно больше амплитуды основного тона), обнаружена и в изменениях лучевой скорости.