Введение к работе
Актуальность работы Звезды, находящиеся на эволюционной стадии асимптотической ветви гигантов (AGB) и смежных с ней вызывают неизменный интерес у исследователей по нескольким причинам. Через эту стадию проходят все звезды умеренных масс (1-8 солнечных масс), что составляет большую часть всех звезд. Изучение химического состава звезд AGB и его сравнение с составом непроэволюционировавших звезд дает возможность судить о ядерных реакциях, протекающих в недрах звезд, служит критерием теоретических моделей звездной эволюции. Особенно привлекательно изучение проэвопюционировавпшх звезд, находящихся в полосе нестабильности, поскольку в этом случае можно привлечь хорошо развитые фотометрические методы и дополнительные аналитические возможности - теорию пульсаций. Важно исследовать связь пульсаций с перемешиванием, выносящим в атмосферу продукты ядерного синтеза.
Вывод о том, что звезды типа W Vir (далее "виргиниды") являются объектами на эволюционных стадиях после горизонтальной ветви (т.е. идущими на асимптотическую ветвь гигантов или уходящими с AGB (Уоллерштейн и Кокс, 1984)), явился стимулом для включения виргинид в программу спектроскопического исследования звезд на поздних эволюционных стадиях, выполняемую в течение ряда лет на 6-м телескопе. Теоретические расчеты эволюции звезд на стадиях горизонтальной ветви и после нее (Гинголд, 1976, 1985), а также положение виргинид на диаграмме Герцшпрунга-Рессела, их физические характеристики и оценки химического состава приводят к предположению, что, среди виргинид есть как объекты, еще не достигшие AGB (звезды типа BL Her), так и прошедшие эту стадию (звезды типа W Vir). Окончательный ответ на вопрос об эволюционном статусе может быть получен путем изучения химического состава этих звезд. Поэтому детальное спектроскопическое исследование виргинид, выполненное с адекватным спектральным разрешением и высокой спектрофотометрической точностью, является актуальным.
Спектроскопическое исследование химического состава виргинид с целью обнаружения эволюционных изменений химического состава возможно только в случае сравнения с химическим составом выборок звезд, находящихся на соседних стадиях эволюции. Прямым решением задачи может быть только спектроскопия звезд в составе шаровых скоплений, химический состав которых изучен на ветви гигантов. Однако в шаровых скоплениях пульсирующие переменные типа W Vir малочисленны и слабы, что не позволяет в настоящее время получать спектры с отношением сигнал/шум и разрешением, необходимыми для анализа методом моделей атмосфер.
Ввиду того, что в настоящий период атмосферы пульсирующих звезд исследуются с использованием сеток моделей атмосфер, рассчитанных в гидростатическом приближении, следует изучить устойчивость результатов определения химического состава избранных звезд на различных фазах фотометрической кривой. Исследование динамики атмосфер избранных виргинид полезно также и для оценки эффективности процесса взаимодействия атмосфер с околозвездным веществом. Отдельный интерес представляет накопление информации о высвечивании высокотемпературной области за фронтом ударной волны. Отсюда.следует, что по крайней мере несколько объектов необходимо исследовать на разных фазах фотометрической кривой.
Целью настоящей работы является существенное расширение спектроскопической информации об атмосферах пульсирующих звезд, обозначенных в Общем Каталоге Переменных.Звезд (ОКПЗ, Холопов и др., 1985) как объекты типа W Vir. К сожалению, только несколько виргинид имеют видимый блеск ярче 10 звездной величины, поэтому задача исследования химического состава атмосфер виргинид стала разрешимой лишь с появлением на 6-м телескопе эшелле-спектрометров, оснащенных матрицами ПЗС (Панчук и др., 1993). Обработка полученного наблюдательного материала выполнена с помощью математического обеспечения,
специально разработанного для эшелпе-спектрометров 6-м телескопа (Клочкова, Галазутдинов, 1991; Галазутдинов 1992а,б). Научная новизна работы состоит в следующем:
-
На 6-м телескопе с применением эшелле-спектрометра, оснащенного матрицей ПЗС, получено 50 спектров высокого разрешения для 9 звезд типа W Vir и подтипа BL Her. Для трех звезд выполнена детальная спектроскопия по фазам фотометрической кривой. Такая выборка спектрограмм получена впервые.
-
Разработан метод редукции эшелле-изображений и спектров, реализованный на ПЭВМ класса AT. Кроме решения задачи спектроскопического исследования виргинид, это обеспечило возможность обработки материала, получаемого на БТА, широким кругом спектроскопистов.
-
Составлен каталог эквивалентных ширин около 200 линий, измеренных в спектрах 9 виргинид. Измерены лучевые скорости объектов с точностью не хуже 2 км/сек.
4. Методом моделей атмосфер получены фундаментальные параметры
звезд и определено содержание 25 химических элементов в их атмосферах.
На основании исследования химического состава сделан вывод о неодно
родности исследуемой выборки звезд.
Достоверность полученных результатов подтверждается:
высоким спектральным разрешением и отношением сигнал/шум полученных спектров, что обеспечило однозначное измерение параметров спектральных линий;
совпадением результатов измерения спектров звезд-стандартов с уже опубликованными списками линий;
контрольными расчетами методом моделей атмосфер, выполненными для хорошо изученных ярких звезд.
Практическую ценность представляют прежде всего: а) полученные на 6-м телескопе БТА спектральные данные, на основании которых могут быть выполнены детальные исследования динамики атмосфер виргинид в зависимости от фазы;
б) комплекс программ, которые внедрены в САО и используются иссле
довательскими группами в других научных учреждениях;
в) практическую ценность составляет также весь цикл методики наблюде
ний на эшелле-спектрометрах, оснащенных матрицами ПЗС, становление
которой происходило в значительной степени при выполнении данной
работы;
г) информация о химическом составе одного из наиболее труднодоступ
ных для изучения типов переменных звезд. Эти данные в совокупности с
фундаментальными параметрами атмосфер виргинид важны для разра
ботки теории эволюции звезд на поздних стадиях.
На зашиту выносятся:
-
Результаты спектральных наблюдений 9 звезд типа W Vir (эквивалентные ширины линий и лучевые скорости);
-
Результаты определения параметров атмосфер (эффективные температуры, ускорения силы тяжести, микротурбулентные скорости) и содержания 25 химических элементов (от С до Ей) для всех исследованных звезд. Вывод о несоответствии наблюдаемых содержаний элементов CNO группы и тяжелых элементов с предсказаниями теории эволюции маломассивных звезд на стадиях вблизи асимптотической ветви гигантов;
-
Результаты сравнения различных методов определения абсолютных величин виргинид и вывод об удовлетворительной согласованности этих методов;
-
Вывод о вероятной неоднородности совокупности объектов, обозначенных в ОКПЗ как виргиниды (реально эта совокупность содержит три типа звезд: классические цефеиды с химическим составом, близким к солнечному; звезды типов W Vir и BL Her);
Апробация работы
Результаты работы докладывались на совещаниях рабочей группы "Звездные атмосферы", п. Н.Архыз (1992), г. Одесса (1993); астрофизических семинарах и конкурсах научных работ САО РАН; астрофизическом
семинаре университета г. Торунь (Польша) и были представлены на со-4
вещаниях рабочих групп "Атмосферы звезд ранних типов" г.Киль (1991), "Звездные атмосферы" г.Киев (1994).
Публикации Основные результаты диссертации опубликованы в 9 статьях. В совместных публикациях участие автора равноправное.
Структура и объем диссертации Диссертация состоит из Введения, трех глав, Заключения и Приложения. Общий объем диссертации 158 страниц, в том числе 27 рисунков, 17 таблиц. Библиография содержит 140 наименований. Приложение - 48 страниц.