Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА I. Программа ROTOR. Цели, задачи и важнейшие
результаты 15
Основные цели и задачи программы 15
Предпосылки и особенности методики исследований избранных объектов 17
Важнейшие результаты программы ROTOR и вытекающие из их анализа задачи настоящей работы 19
Кривые блеска некоторых НАеВе-звезд, и звезд типа Т Тельца, полученных в процессе выполнения программы ROTOR 21
ГЛАВА П. Многолетняя цикличность Ае-звезды Хербига BF Ori.
Гигантские протокометы и аккреция из протопланетного
диска 36
2.1 Фотометрические наблюдения'BF Ori 38
Кривая блеска BF Ori. 42
Многолетние циклические изменения блеска молодых звезд и некоторые характеристики комет солнечной системы . 47
Некоторые свойства GPC I BF Ori 50
Формирование и некоторые свойства протопланетных дисков 53
2.2 Спектральные исследования BF Ori и свойства
ее оболочки 56
Спектральный материал 58
Линия На 62
Линии оболочки BF Ori 64
Другие линии в спектре BF Ori 68
2.3 Поиск слабых признаков протокометы
GPC I BF Ori 72
2.4 Заключение к главе II 73
ГЛАВА III. BN Ori (HD 245465 = BD +06971) и интерпретация
ее наблюдений 74
3.1 Фотометрические наблюдения 76
3.1.1 Ближняя ИК-фотометрия BN Ori и
Наблюдения в WULBV-системе Валравена.82
3.2 Спектральные наблюдения 84
Исторические данные 84
Спектры низкого разрешения 85
3.2.3 Спектры высокого разрешения 88
Ультрафиолетовые спектры BN Ori 95
Заключение к главе III 100
ГЛАВА IV. Область звездообразования СМа R1 и некоторые
особенности звезд высокой светимости 102
Наблюдательный материал 106
Результаты наблюдений ПО
Спектральная классификация и фотоэлектрическая UBVR-фотометрия звезд в 03 СМа R1 ПО
Результаты поиска новых На-эмиссионных объектов 113
Корреляция программных звезд с IRAS-источниками 114
4.3 Диаграмма Герцшпрунга-Рессела 03 СМа R1 ... .115
Звездный состав 116
Эволюционные сценарии 03 СМа Rl . .120
4.4 Фотометрическое исследование На-эмиссионных
объектов 03 CMa R1 122
GU СМа = HD 52721 122
HD 53367 = V750 Моп 124
ZCMa 127
ЬШа218 = НТСМаи
LkHa 220 = HU СМа 134
4.5 Заключение к главе IV 135
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИИ .... 138
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Введение к работе
В своей статье 1960 года, ставшей классической, Хербиг (I960) выделил ряд объектов имеющих спектральные классы более ранние, чем F, с эмиссионными линиями в спектре и массами порядка 1.5-6 М0, находящиеся в областях звездообразования. Одним из необходимых условий было то, что звезды должны освещать близкую рефлекторную туманность. В последствии, звезды имеющие такие характеристики, были названы Ае/Ве звездами Хербига (НАеВе).
По современным представлениям, Ае/Ве звезды Хербига:
являются молодыми звездами возраст которых 105-106 лет;
имеют массы порядка 1.5-6 М0;
спектр более ранним чем F;
окружены холодными газопылевыми дисками (оболочками) и более горячими газовыми оболочками, в которых образуется эмиссионный спектр;
находятся в областях звездообразования.
Актуальность темы работы
Изучение физических характеристик Ае/Ве звезд Хербига весьма перспективно для решения проблемы происхождения и начальной стадии эволюции звезд больших и средних масс. Со времени открытия Дж. Хербигом молодых звезд с массами 2-6 М, находящихся на начальной стадии эволюции (Хербиг 1960), которые являлись как бы продолжением в область ранних спектральных классов молодых звезд типа Т Тельца, исследования звезд Хербига принесли очень много ценной информации о происхождении звезд, структуре областей звездообразования, начальных стадиях звездной эволюции, включая стадию вскры-
тия звезды из родительского кокона, формирования протопланетного диска и аккреции.
К настоящему времени накоплен значительный объем наблюдательных данных в оптическом, рентгеновском, ультрафиолетовом, инфракрасном, субмиллиметровом и радио диапазонах спектра. Наиболее обширной из программ является комплексная наблюдательная программа ROTOR, в которой на протяжении последний 6 лет принимала участие и автор настоящей работы. Исследования в рамках этой программы позволили обнаружить ряд новых свойств Ае/Ве звезд Хербига, в том числе открыть около десятка затменных переменных среди Ае/Ве звезд Хербига и звезд Т Тельца, обнаружить вращательную модуляцию блеска ряда звезд, в том числе обусловленную оболочками с горячими и холодными пятнами, обнаружить гигантские протокометы, вызывающие крупномасштабные измерения блеска. Наиболее значимыми результатами программы явилось определение фундаментальных характеристик (масс, радиусов, светимостей, температур поверхностей), открытие и описание свойств оптически-толстых оболочек, что привело к важному заключению о серьезном несоответствии наблюдаемых физических свойств Ае/Ве звезд Хербига и звезд типа Т Тельца всем современным численным моделям начальной звездной эволюции. Таким образом, дальнейшие исследования Ае/Ве звезд Хербига, получение любых новых наблюдательных данных и интерпретация наблюдательного материала представляется особенно актуальной.
Проблема происхождения и ранней стадии эволюции звезд в молекулярных облаках по-прежнему далека от решения и исследования по этой проблеме являются одними из самых актуальных в астрофизике.
Цель работы
При анализе результатов программы ROTOR и других программ изучения Ае/Ве звезд Хербига, выявилось несколько ключевых проблем, которые не поддавались общепринятой интерпретации.
Первой из них является проблема интерпретации явления FU Ori, или "фуора". Несмотря на ряд исследований фуоров, выполненных в том числе в рамках программы ROTOR, явление фуора не получило кардинальной интерпретации. В связи с этим и возникла необходимость изучить родственные фуорам звезды Ае/Ве Хербига. Анализ и классификация обнаруженного автором нового типа переменности Ае/Ве звезд Хербига самой высокой светимости является второй целью работы. Третьей целью является дальнейшее исследование природы Ае/Ве звезд Хербига с крупномасштабной циклической алголеподоб-ной переменностью.
Задачи работы
Исходя из поставленных целей были сформулированы следующие задачи:
1. Исследование родственных фуорам звезд Ае/Ве Хербига.
Z СМа является именно таким объектом. На возможную родственную связь Z СМа с фуорами обратил внимание еще в 1984 г. М. Коэн: о ней говорят характерная кривая блеска, высокая болометрическая светимость, комбинированный B0eq-F2 спектр с сильной переменностью эмиссионных линий. Несмотря на большое число работ, посвященных Z СМа, мы поставили задачу получить дополнительные наблюдения и проанализировать полученный материал по Z СМа с целью построения полуэмпирической модели фуора.
2. В процессе решения первой задачи возникла необходимость бо
лее тщательного исследования области звездообразования (03)
CMa R1 с целью уточнения светимости Z СМа, сравнения характеристик с другими Ае/Ве звездами Хербига в этом регионе и поиска отличий экстремально молодого звездного населения в 03 СМа R1 в связи с отличием ее от других областей. Это отличие, как предполагалось, состояло в том, что звездообразование в СМа R1 было инициировано взрывом сверхновой около 6 миллионов лет тому назад.
Вторым интересным кандидатом в объекты, родственные фуорам, по нашим исследованиям, являлась одиночная Ае/Ве звезда Хербига BN Ori. К такому выводу подтолкнула необычная историческая кривая блеска BN Ori и достаточно высокая светимость звезды. Очень активная крупномасштабная неправильная переменность в начале века затем сменилась постоянством блеска (или, возможно, слабым падением блеска) во второй половине 20-го века.
Ае/Ве звезды Хербига самой высокой светимости HD 53367 и BD +65 1637 показали уникальную переменность, не сходную ни с одним из подклассов переменности Ае/Ве звезд Хербига. Исследованию этих звезд, а также GU СМа посвящена четвертая задача исследований.
Наконец, одной из важнейшей задач данной работы является детальное исследование периодических или циклических крупномасштабных процессов у самого распространенного и изученного типа Ае/Ве звезд Хербига - переменных с алголеподобными ослаблениями блеска. В качества эталонной звезды для таких исследований была выбрана звезда BF Ori, для которой в нашем банке данных оказался один из самых длинных фотометрических массивов.
Детальное исследование именно таким образом подобранных Ае/Ве звезд Хербига и явилось основной целью настоящей работы.
Формирование как можно более полного банка данных фотометрических и спектральных исследований избранных объектов, анализ данных других авторов, в частности в других областях электромагнитного излучения, с целью построения полу эмпирической модели явлений, послужили одной из главных задач исследований.
Научная новизна
В процессе выполнения работы был получен ряд новых результатов:
1. В результате исследования родственных фуорам звезд Z СМа
и BN Ori было установлено, что явления, близкие к явлению фуора,
могут происходить у разных по характеру спектра, скорости вращения
и степени оттока вещества звезд Ае/Ве Хербига высокой светимости.
Установлены характерные особенности нестационарных процессов в оболочках этих звезд, что существенно расширило базу данных для интерпретации явления фуора.
В частности, на основе максимально полного сбора фотометрической информации для BN Ori автору впервые удалось найти свидетельства в пользу родственности явлениям фуора вспышки звезды в середине века.
2. Открыт совершенно новый тип крупномасштабной переменно
сти у Ае/Ве звезд Хербига самой высокой светимости HD 53367 и BD
+651637.
Почти симметричные падения и подъемы блеска продолжительностью около 6-7 лет, амплитудой около 0т.З V и сильным "поголубе-нием" цветов в минимуме блеска не встречаются больше ни у каких Ае/Ве звезд Хербига более низкой светимости и с трудом поддаются интерпретации. Очень вероятно, что эти явления, кроме всего, являются циклическими или периодическими. Практически весь наблюдательный материал с продолжительностью наблюдательного ряда около 20 лет был получен в процессе выполнения программы ROTOR.
3. При исследовании Ае/Ве звезды Хербига высокой светимости
GU СМа была открыта периодическая переменность с периодом около
0.8 суток. Дополнительные исследования, позволили получить деталь
ную "среднюю" кривую блеска GU СМа, которая интерпретируется
как затменная с частным затмением и отсутствием ощутимого потока
в оптическом диапазоне от спутника.
Анализ фундаментальных характеристик GU СМа, полученных как из фотометрических, так и из спектральных исследований с высоким разрешением, позволил установить, что эта звезда была отнесена к классу Ае/Ве звезд Хербигом (1960) ошибочно. Автор классифицировала ее как классическую Be звезду (возможно с переменностью типа 7Cas) с затменной двойственностью.
Впервые на основе анализа кривых блеска Ае/Ве звезд Хербига с алголеподобными ослаблениями блеска и крупномасштабной цикличностью BF Ori, UX Ori и других была сформулирована новая модификация гипотезы затмений центрального звездоподобного объекта веществом протокометы и ее фрагментов, при прохождении этих тел через периастр. На примере GPCI BFOri предварительно проанализирована гипотеза протокомет.
Уточнены важнейшие фундаментальные характеристики области звездообразования СМа R1. Оценены значения массы молекулярного облака и звезд, возраст и протяженность ОЗ.
6. Помимо этих новых результатов исследований, автором лично
внесен достаточно заметный вклад в формирование фотометрического
массива Ае/Ве звезд Хербига по программе ROTOR. Фотометрируя
эти звезды на протяжении последних б лет, автор добавила к суще
ствующему массиву Майданакских наблюдений около 10%, и увеличи
ла мировой банк данных примерно на 7%.
Основные результаты, выносимые на защиту
Результаты анализа фотометрического и спектрального поведения избранных молодых звезд.
Открытие нового типа крупномасштабной переменности у Ае/Ве звезд Хербига самой высокой светимости HD 53367 и BD +651637.
Результаты исследования родственных фуорам звезд Z СМа и BN Ori.
Результаты исследования Ае/Ве звезды Хербига высокой светимости GU СМа.
5:. Анализ кривой блеска и крупномасштабной цикличности Ае/Ве звезды Хербига алголеподобными ослаблениями блеска BF Ori.
Уточненные фундаментальные характеристики области звездообразования СМа R1. Новые значения расстояния до 03, возраста и протяженности 03.
Результаты выполнения фотоэлектрических наблюдений в рамках программы ROTOR: около 10000 фотоэлектрических UBVR-наблюдений Ае/Ве звезд Хербига и родственных объектов.
Научно-практическая ценность
Результаты данного исследования могут быть использованы:
Для поиска циклических и периодических процессов на кривых блеска молодых звезд;
Для расчетов моделей звезд, находящихся на ранней стадии эволюции.
Наблюдательный материал в виде мониторинга позволяет привязать спектральные, фотометрические, ИК и заатмосферные наблюдения Ае/Ве звезд Хербига к крупномасштабной кривой блеска и на основе совместного анализа уточнять и корректировать модели этих звезд.
Версия банка данных по Ае/Ве звезд Хербига и родственным объектам на магнитном носителе, полученная по программе ROTOR с участием автора, является доступной для всех астрономов мирового сообщества, что дает возможность вести дальнейший всесторонний и комплексный анализ.
Структура диссертации
Во Введении сформулирована цель работы, ее актуальность и новизна. Кратко изложено содержание работы и приведены основные положения, выносимые на защиту.
В Главе I описана программа ROTOR (Reserch Of Trace Of Rotation). Цели, задачи и важнейшие результаты. Особенности методики исследований избранных объектов.
Главная цель программы состоит в том, чтобы на основе однородных долговременных кривых блеска найти периодические и циклические процессы в кривых блеска переменных звезд, которые до того считались неправильными переменными. На базе программ поиска периодов предполагается также обнаружить небольшое число затменных и спектрально двойных среди программных звезд, что даст возможность найти точные значения масс, радиусов и светимостеи избранных объектов и тем самым кардинально изменить ситуацию с численным моделированием начальной стадии звездной эволюции.
Второй целью программы является построение полуэмпирической модели молодой звезды и ее окружения (оболочек, протопланетного диска, биполярных и молекулярных потоков от звезды и высокоскоростных потоков горячего газа и т.п.).
Третьей целью программы является исследование важнейших характеристик областей звездообразования (03), которые включают в себя объекты программы. Задача состоит в том, чтобы найти размеры, массы, возраст и эффективность звездообразования в 03, установить численность и характер звездного и незвездного населения в них.
