Transcript Цефеиды и переменные типа RR Лиры
Цефеиды и переменные типа RR Лиры
Л.Н.Бердников, А.К.Дамбис
ГАИШ МГУ
«Современная звёздная астрономия» 16 июня 2011 г. ГАИШ МГУ
Цефеиды и лириды - ульсирующие переменные, а каждый вид таких переменных встречается только в практически «одномерной» область в пространстве параметров звезд – полосе нестабильности
Для данного класса пульсирующих переменных многие их физические характеристики с хорошей точностью определяются единственным параметром – периодом пульсации P
Зависимость период-светимость (P L)
Зависимость период-цвет (P-C) (период-температура) Зависимость период-радиус (P-R)
Зависимость период-масса (P-M) Зависимость период-возраст (P-t)
Фотметрические наблюдения пульсирующих звезд – источник всесторонней информации об этих объектах По кривой блеска определяется период Po светимость L (и абсолютная величина, напр. Mv), истинные цвета (напр., (B-V)o), радиус R, возраст t, металличность.
масса M, Одновременно определяются средние видимые цвета (напр., (B-V), (V-Ic) и т.д.) и видимые зв. величины Межзвездное поглощение: Av = Rv ((B-V)-(B-V)o) Расстояние: 5 lg D (пк) – 5 = (V – Mv – Av) Для кинематических исследований дополнительно нужны: Собственные движения Лучевые скорости
Виды пульсирующих переменных
Цефеиды Сверхгиганты F6-K2 Масса 4-20 M ☉ Возраст до 100 Myr встречаются только в системах с текущим звездообразованием (рассеянные скопления, диски спиральных галактик и неправильные галактики) Светимость 10 3 -10 4 L ☉ Хорошо выделяются по периоду (1-135 сут) и форме кривой блеска Наблюдаются до ~10 Мпк, один из основных индикаторов внегалактических расстояний DCEP DCEPS
Vo
Цефеиды: зависимость период-светимость M = a + b lg Po (БМО, Ngeow et al. 2009) ( На самом деле светимость зависит также и от металличности: M = a + b lg Po + c [Fe/H])
Jo Io Ho W Ko
lg Po lg Po
3.6
мкм 4.
5мкм 5.8мкм 8.5мкм
(средний ИК диапазон) lg Po
Переменные типа RR Лиры Гиганты A-F Масса ~0.5 M ☉ Возраст > 10 Gyr встречаются в системах со старым населением (шаровые скопления, эллиптические галактики, гало спиральных галактик, неправильные галактики) Светимость 40-50 L ☉ Хорошо выделяются по периоду (0.2-1.2 сут) и форме кривой блеска Наблюдаются до ~2 Мпк Soszynski et al. (2002)
Эффект Блажко
(иллюстрация D. Welch на основе данных проекта Alcock et al. 2000) MACHO ,
Лириды – практически одинаковая абсолюная величина Mv при данном химсоставе (лириды в М3, Hartman et al. 2005)
Лириды как индикаторы расстояния
Зависимость металличность-светимость Mv = a + b [Fe/H] Лириды в БМО (Gratton et al., 2004)
Зависимость период – ИК светимость Mk = a + b lg Po ( 173 лирид в шаровых скоплениях Галактики (Фролов, Самусь, 1998)) ( На самом деле светимость в произвольной фотометрической полосе зависит и от периода и от металличности: M = a + b lg Po + c [Fe/H])
Массовые фотометрические (фотоэлектрические и ПЗС) наблюдения классических цефеид в ГАИШ
Начиная с 1981 года, на 0.4—1 м телескопах Майданакской обсерватории, (Узбекистан), обсерваторий Серро-Тололо, Лас Кампанас и Лос Армазонес (Чили), Южно-Африканской астрономической обсерватории (ЮАР) и Обсерватории Маунт Стромло и Сайдинг Спрингс (Австралия) получено около 75000 фотоэлектреческих и около 15000 ПЗС измерений блеска примерно 800 цефеид, почти 450 цефеид наблюдались в полосах BV(RI)c впервые ( Л.Н.Бердников при участии О.В.Возяковой, В.Игнатовой, Д.Тернера). Создана база данных о цефеидах, содержащая как оригинальные, так и вообще все опубликованные измерения блеска цефеид. База данных содержит около 200000 фотоэлектрических и ПЗС измерений лучевых скоростей измерений блеска и около цефеид (из них ~10500 20000 точных получено сотрудниками ГАИШ и ИНАСАН (Горыня и др. (1992, 1996, 1998, 2002)).
Источники дополнительных данных: Собственные движения: Hipparcos Металличности: Andrievsky et al. (2002abc, 2004, 2005), Berdnikov et al. (2011)
Цефеида, пульсирующая в первом обертоне
Бимодальные цефеиды
Распределение цефеид в Галактике
Изменяемость периодов цефеид
Изменяемость периодов цефеид (эволюционный эффект)
Кривая лучевых скоростей TT Aql
Цефеиды: зависимость период-светимость в полосе К по цефеидам в рассеянных скоплениях (Бердников и др. 1996)
m
Цефеиды: шкала фотометрических расстояний Исходная зависимость период-светимость:
(Бердников, Возякова, Дамбис, 1996) Поправка: D[ист.] = k* Do Метод статистических параллаксов: k=1.18 k=1.09 ± ± 0.06 (ΔMk=-0.36 0.04 (ΔMk=-0.19 ± ± 0.11) Тригонометрические параллаксы Hipparcos: 0.07) Средняя: k=1.12 ± 0.03 (ΔMk =-0.25 ± 0.06)
Оценка расстояния до БМО: (m-M) 0 (БМО) = 18.50 ± 0.08
D = 50 ± 2 kpc
Цефеиды: кинематика (215 звезд)
U 0 = -8.5 ± V 0 =-12.2
± 1.0 км/с;σU = 13.0 0.9 км/с;σV = 9.3 ± W 0 = -7.1 ± 0.9 км/с;σW = 8.9 A = 15.7 ± 0.7 км/с/кпк ± ± 0.8 км/с 0.6 км/с 0.9 км/с B = 12.8 ± 0.7 км/с/кпк Ω 0 = 27.5 ± Ω’’ 0 = +0.80 ± 0.8 км/с/кпк 0.13 км/с/кпк 3
Цефеиды: кривая вращения Галактики
Ro=8 кпк
Цефеиды: отклонения от кругового движения, спиральная структура
= 1.9 ± 0.5 кпк f R = 6.4 ± 1.2 км/с, φ R = 80 ° ± 10° f θ = 2.4 ± 1.2 км/с, φ θ = 49 ° ± 29° (Мельник и др., 1999)
Массовые фотометрические (фотоэлектрические и ПЗС) наблюдения переменных типа RR Лиры в ГАИШ
Начиная с 2000 года, на 0.4—1 м телескопах Майданакской обсерватории, (Узбекистан), обсерваторий Серро-Тололо, Лас Кампанас и Лос Армазонес (Чили), Южно-Африканской астрономической обсерватории (ЮАР) и Обсерватрии Маунт Стромло и Сайдинг Спрингс (Австралия) получено 1089 фотоэлектрических (О.В.Возякова) и около 10000 ПЗС измерений блеска ( 30000 фреймов ) (Л.Н.Бердников) для 110 лирид .
>10 лирид показали эффект Блажко и у >10 он заподозрен Из ОКПЗ были специально взяты 14 звезд, обозначенных как лириды, но без указания элементов блеска : 3 в Eri (CL Eri, CM Eri и CN Eri), 5 в Aps и 6 в Pav.
SW Aps, TT Aps и GI Pav оказались слишком красными, а найденный период TT Aps – слишком корот ким (это скорее звезда типа SX Phe). CM Eri – скорее всего звезда типа W Vir.
Источники дополнительных данных: Собственные движения: Hipparcos, Tycho-2, UCAC-2 Металличности, лучевые скорости: Beers et al. (2000)
Лириды с эффектом Блажко
(CW) Эффект Блажко
Лириды: шкала фотометрических расстояний Исходные зависимости металличность светимость и период-светимость:
m (Carney et al. 1992) (Jones et al. 1992) Поправка: D[ист.] = k Do Метод статистических параллаксов: k=0.97
k=1.32
± ± 0.04 (ΔMk=+0.06 0.19 (ΔMk=-0.60
± ± 0.08) (Первое применение метода – Павловская (1953)) Тригонометрические параллаксы Hipparcos: 0.27) Средняя: k=0.98
± 0.04 (ΔMk =+0.03
± 0.08) Оценка расстояния до БМО: (m-M) 0 (БМО) = 18.30 ± 0.08
D = 45.7 ± 1.7кпк Галактический центр: Rg = 7.7 ± 0.4 кпк
Лириды: кинематика. Гало и толстый диск Vo=210 km/s
Лириды: кинематика. Гало и толстый диск
Гало (доля звезд 0.75 ± 0.03) : U 0 = -12 ± V 0 =-217 ± 10 км/с; σV R = 167 ± 9 км/с; σVφ = 86 ± 9 км/с 6 км/с W 0 = -6 ± 6 км/с; σV θ = 78 Толстый диск (доля звезд 0.25 ± ± 5 км/с 0.03) : U 0 = -15 ± V 0 = -45 ± 7 км/с; σV R = 55 ± 7 км/с; σVφ = 44 ± 6 км/с 6 км/с W 0 = -25 ± 5 км/с; σV θ = 30 ± 4 км/с
Оценки постоянной Хаббла (DM БМО = 18.42
± 0.05) Метод Местный Хаббловский поток SN Ia Зависимость Талли Фишера Фундаментальная плоскость Флуктуации поверхностной яркости Ho (км/с/кпк) 79 ± 5 73 ± 2 ± 6 74 ± 3 ± 7 85 ± 6 ± 10 73 ± 5 ± 6
Выводы:
Фотометрия цефеид – однородные phe и ПЗС данные уже имеются для большинства известных цефеид Галактики дает почти полную информацию об этих звездах (светимость, расстояние, возраст, характер эволюции (номер пересечения ПН), цвет, поглощение, металличность (пока практически не используется)) … кроме PM, VR, подробного химсостава Фотометрия лирид – металличность). phe и ПЗС данные имеются только для ~10% известных лирид поля Галактики данные сильно неоднородны.
(всего их около ~7000) - дает почти полную информацию об этих звездах (светимость, расстояние, цвет, поглощение, Информация активно используется, но … кроме PM, VR, подробного химсостава
Фотометрические металличости лирид [Fe/H] = −3.766 − 5.350P + 1.044ϕ31 ±0.14 (ϕ31 = ϕ3 −3ϕ1) Wu et al. (2006)
Фотометрические металличности цефеид
Многоцветная фотометрия лирид Галактики (известно ~7000) – в первую очередь звезд со спектроскопическими данными (~400) для получения кривых блеска в однородной системе и уточнения кинематических и структурных параметров популяции.
Уточнение калибровки [Fe/H] лирид по параметрам кривых блеска, массовое определение однородных фотометрических металличностей лирид, уточнение шкалы расстояний. Исследование поля металличностей лирид гало и толстого диска.
Построение фотометрической калибровки [Fe/H] цефеид по параметрам кривых блеска, массовое определение однородных фотометрических металличностей цефеид, уточнение шкалы расстояний. Исследование поля металличностей цефеид.