МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ім. І.І.МЕЧНИКОВА

Антонюк Кирило Анатолійович

УДК 524.387 : 520.82

ФОТОМЕТРІЯ ТА ПОЛЯРИМЕТРІЯ ЗАТЕМНЮВАНИХ СИСТЕМ, ЩО МІСТЯТЬ СУБГІГАНТИ

Спеціальність 01.03.02 – астрофізика, радіоастрономія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фізико-математичних наук

Одеса – 2004

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у НДІ “Кримська астрофізична обсерваторія” Міністерства освіти і науки України та на кафедрі астрономії Одеського національного університету ім. І. І. Мечникова

Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, професор

Каретніков Валентин Григорович,

НДІ “Астрономічна обсерваторія” Одеського

національного університету ім. І.І. Мечникова

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор

Черепащук Анатолій Михайлович,

член-кореспондент РАН,

Московський державний університет,

Державний астрономічний інститут

ім. П.К. Штернберга;

кандидат фізико-математичних наук

Глазунова Людмила Володимирівна,

старший науковий співробітник

інституту фізики Одеського національного

університету ім. І.І. Мечникова.

Провідна установа: Головна астрономічна обсерваторія

НАН України, м. Київ.

Захист відбудеться 28.01.2005 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К_41.051.04 по захисту кандидатських дисертацій при Одеському національному університеті ім. І.І. Мечникова за адресою: (65026, м. Одеса, вул. Дворянська, 2, ОНУ, Велика Фізична аудиторія)

З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Одеського національного університету за адресою: 65026, м. Одеса, вул. Преображенська, 24.

Автореферат розісланий 27.12.2004 р.

Вчений секретар Спеціалізованої вченої ради

доктор фіз.-мат. наук С. М. Андрієвський

Антонюк Кирило Анатолійович

Фотометрія та поляриметрія затемнюваних систем, що містять субгіганти

Автореферат дисертації

Надруковано з готових оригіналів

Підписано до друку 18.08.2004.

Формат 60x90/16. Зам. № 25. Друк ротапринтний.

Умов. друк. арк. 1.0. Тираж 100 прим.

Множильна ділянка КрАО. 98409, Крим, Научний

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Найбільш цікаві і несподівані відкриття у світі зірок за останні п'ятдесят років зроблені в області вивчення подвійних зір. Завдяки тому, що вони є унікальним джерелом наших знань про основні фізичні характеристики зірок, подвійні – об'єкт постійної уваги і долучення до різних астрофізичних проблем.

Тісні подвійні системи (далі ТПС) дуже багатоликі за своїми характеристиками. Без дослідження їхніх властивостей неможливо пояснити багато процесів, що спостерігаються у нестаціонарних зірок.

Вивчення шляхів еволюції зірок також показало, що найбільш цікавий і різноманітний шлях розвитку спостерігається саме у ТПС. Тільки при наявності подвійності у зірок може бути пояснений весь спектр спостерігаємих звичайних та аномальних представників зоряного населення. Це результат еволюційного розвитку, який за екстремальних умов, що спостерігаються в ТПС, є швидким, а іноді і катастрофічним.

Розвиток теорії еволюції зірок та тенденція, що чітко позначилася і за допомогою якої можливо пояснити властивості як звичайних, так і релятивістських зірок, ставлять задачею першочергової важливості узгодження теоретичних даних із спостереженнями. Особливо це актуально при вивченні перехідних стадій розвитку зірок, до яких належать стадія обміну речовиною в системі та залишення зіркою головної послідовності на діаграмі Герцшпрунга-Рессела. Адже саме на цій фазі вирішується питання про шляхи подальшого розвитку зірок. Одержання зірками в ході еволюції особливостей, що не дозволяють застосувати прийняті теоретичні моделі, втрата та придбання при обміні тієї чи іншої маси, неврахованої в теорії, може перекреслити або вточнити багато побудов і гіпотез.

Основним джерелом інформації про зірки є затемнювані подвійні системи (фотометрично та спектрально подвійні). Тільки для таких систем після всебічного аналізу отриманого нами потоку випромінювання можна визначити всі характеристики випромінюючого об'єкта, такі як маси, світності, радіуси і т. ін.

Актуальність роботи. Дослідження подвійних за допомогою методів фотометрії і, особливо, поляриметрії викликані самими фізичними умовами, що спричиняють виникнення в затемнених подвійних системах, до складу яких входить субгігант, джерела змінної лінійної поляризації. Механізмом виникнення такої поляризації служить розсіювання світла в газовій оболонці, яка утворюється в результаті обміну речовиною між компонентами системи. Аналіз зміни поляризації з фазою орбітального перiода надає інформацію про геометричні властивості оболонки та про особливості розподілу речовини в ній. Це дає можливість локалізувати розташування й орієнтацію газових потоків і струменів.

Також актуальність поляриметрії для затемнюваних систем обумовлена тим, що рішення кривої блиску у випадку систем із субгігантом, у яких газова оболонка впливає на фотометричну змінність, деформує форму мінімумів. З цієї причини пряме застосування традиційних методів приводить дуже часто до свідомо нереальних рішень.

Саме для таких систем поляриметричні спостереження можуть служити дуже важливим додатковим методом, що дозволяє отримати для кожної досліджених зірок максимум достовірної інформації. Необхідно відзначити, що інформація, визначена з поляриметрії, заснована на аналізі добре вивченого фізичного процесу розсіювання світла, а тому не потребує більше ніяких припущень про природу і властивості компонентів системи.

Зв'язок з науковими програмами, планами, темами. Усі дослідження в даній роботі проводилися відповідно до наукових планів НДІ "Астрономічна обсерваторія" Одеського національного університету ім. І.І.Мечникова: "Періодичні та аперіодичні процеси у подвійних та гігантських пульсуючих зірок" рег. № 0197U000465, "Дослідження кінематики та фізики подвійних зірок" рег. № 0100U002873 та Лабораторії фізики зірок і галактик НДІ "Кримська астрофізична обсерваторія": "Фотометрія і поляриметрія тісних подвійних систем на пізніх стадіях єволюції" рег. № 0101U002225.

Мета і задачі дослідження.

1. Вивчення затемнюваних подвійних систем на стадії обміну масами або еволюційно близьким до них, виявлення відмінностей у зірок даного класу, що знаходяться на близьких стадіях еволюції.

2. Уточнення класифікаціі окремих вивчаємих затемнюваних подвійних зірок.

3. Вивчення будови навколозоряних газових структур у різних (але близьких) типів затемнюваних подвійних систем, а також визначення взаємозв'язків характеристик цих утворень із процесами переносу речовини.

Багато що з цих даних можна отримати з фотометричних і поляриметричних досліджень ТПС. Тому в даній роботі поставлено задачу вирішити низку питань стосовно систем, що мають трохи різний еволюційний статус.

Для дослідження обрана група об'єктів, що належать до розділених систем із субгігантом, у яких не повинно відбуватися обміну речовиною через внутрішню точку Лагранжа, і напіврозділені системи із субгігантом, що близькi до тих, у яких цей процес проходить.

Наукова новизна отриманих результатів.

1. Отримані великі ряди нових фотометричних та поляриметричних спостережень. Для більшості з досліджених зірок це зроблено вперше.

2. Вперше, за оригінальними спостереженнями, отримані значення власної поляризації для систем VW Cyg і V393 Cyg. Для RY Per це значення було уточнено.

3. Були уточнені фотометричні елементи для CD And, DG Per, ZZ Cnc, RX Arі, BW Cas, AT Mon та ІY Aur.

4. Була зроблена перекласифікація системи VW Cyg.

Практичне значення отриманих результатів.

1. Результати, представлені в роботі, можуть бути використані при побудові моделей і визначені основних фізичних параметрів усіх досліджених у дисертації подвійних зірок. Це – великі півосі орбіт компонентів а1 та а2, маси М1 та М2 компонентiв чи функція мас f(M).

2. Відомості про структуру і властивості газової оболонки, що визначені з поляриметрії, є новим і важливим додатковим джерелом інформації при аналізі складної картини поведінки таких систем. Результати поляриметрії VW Cyg, V393 Cyg і RY Per були використані для цих цілей у ході виконання роботи.

3. Результати аналізу тривалих фотометричних рядів можуть бути використані для аналізу поведінки цих систем при проведенні комплексних досліджень.

Результати дисертації можуть бути використані у всіх астрономічних установах, де займаються проблемою дослідження тісних подвійних. Дисертація може служити також практичним прикладом застосування методів поляриметрії та фотометрії (як фотографічної, так і багатокольорової фотоелектричної), демонструючи можливості, переваги та недоліки при вивченні подвійних зірок.

Особистий внесок здобувача.

1. Роботи [1], [2], [3], [6] – виконані самостійно.

2. Роботи [4], [5] – самостійне одержання спостережного матеріалу, обробка даних, участь в аналізі результатів, участь у написанні тексту робіт.

Апробація результатів дисертації. Результати, представлені в дисертації, доповідалися на міжнародних конференціях:

- "4-а відкрита конференція молодих вчених по астрономії та космічній фізиці" (Київ, Україна, 1997)

- "Varіable Stars" (Odessa, Ukraіne, 1997)

- "Іnteractіng Bіnary Stars" (Odessa, Ukraіne, 2003)

- "Photopolarіmetry іn Remote Sensіng" (Yalta, Ukraіne, 2003)

на семінарах Лабораторії фізики зірок і галактик КрАО та семінарах астрономічної обсерваторії Одеського національного університету.

Публікації. Результати дисертації опубліковані в 6 статтях у наукових журналах.

Структура і зміст дисертації. Дисертація містить вступ, чотири глави, висновок, список літератури та додатки. Загальний обсяг дисертації складає 150 сторінок, включаючи 123 сторіни тексту, які включають 36 малюнків та 14 таблиць, список цитованої літератури з 128 бібліографічних найменувань.

ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У Вступі розглянута актуальність теми, сформульовані задачі та мета, зазначені новизна отриманих результатів, їх апробація, наведено список публікацій здобувача по темі дисертації.

Дисертація заснована на оригінальних спостереженнях ряду затемнюваних подвійних систем, отриманих у НДІ “Кримська астрофізична обсерваторія” й астрономічнiй обсерваторії Одеського національного університету.

У Главі 1 викладені основи теорії ТПС. Вводиться поняття еквіпотенційних поверхонь. Розглядається питання обміну речовиною в тісних подвійних системах і вплив переносу мас у системах на орбітальні параметри [3, 4, 6]. Наводяться основні класифікаційні схеми [5, 9]. Докладно розглянута класифікація, запропонована Свєчніковим [11, 12]. Вона використовує положення зірок на діаграмі Герцшпрунга-Рессела та ступінь заповнення ними своїх порожнин Роша. Розглядаються деякі аспекти еволюції таких систем.

Також тут розглядаються деякі методи рішення кривих блиску затемнюваних систем. Зокрема докладно розглядається алгоритм синтезу теоретичних кривих блиску в моделі Роша [1, 2]. Він подібний відомому алгоритму Вiлсона [17], що широко застосовується для дослідження кривих блиску ТПС.

Основна ідея методу синтезу кривих блиску полягає в тому, що складні припливно-викривлені поверхні зірок розбиваються на тисячі елементарних площадок, для кожної з який обчислюється вихідне випромінювання. Далі внески площадок сумуються з урахуванням видимості площадок на зірці в різних фазах орбітального періоду, а також з урахуванням затемнень.

Передбачається, що зірки з тонкими атмосферами рухаються навколо загального центра мас системи по еліптичних орбітах. Форма кожної зірки описується еквіпотенцiальною поверхнею в моделі Роша. Враховуються ефекти гравітаційного потемніння, потемніння до краю, а також ефект прогріву атмосфери зірки падаючим випромінюванням супутника (ефект "відбиття"). Частина параметрів може бути зафіксована з урахуванням наявної інформації про систему. Докладний опис алгоритму міститься в роботі Антохіної [2].

У Главі 2 наіведені поняття і характеристики розсіяного випромінювання [7, 10]. Розглядаються питання статистичних властивостей параметрів поляризації, впливу фона неба, обліку інструментальної поляризації, обліку впливу міжзоряної поляризації. Також розглядаються властивості поляризації випромінювання подвійних зірок з газовими оболонками [8, 14, 16]. Показано, що основною причиною, яка обумовлює виникнення в ТПС лінійної поляризації, є розсіювання світла в газовій оболонці [13]. Спочатку неполяризований фотон, після розсіювання на елементарній частці (вільному електроні або атомі), змінює свій напрямок і стає лінійно поляризованим. Оскільки поляризовані кванти, що зазнали розсіювання, будуть давати деякий внесок у загальний потік квантів від зірки, її випромінювання буде мати невелику, але помітну власну лінійну поляризацію.

У загальному випадку ця поляризація буде змінною з фазою орбітального періоду, і вигляд цієї змінності буде залежати від розподілу речовини і зони випромінювання в оболонці, а також від орієнтації подвійної системи вiдносно Землі. Визначення цих властивостей за допомогою поляриметрії є важливим додатковим засобом дослідження взаємодіючих подвійних. У багатьох випадках поляриметрія може надати інформацію, яку буває важко одержати зі спектральних чи фотометричних спостережень.

У Главі 3 наводяться результати фотографічних спостережень наступних систем: CD And, DG Per, ZZ Cnc, RX Arі, BW Cas, AT Mon та ІY Aur. Зірки вивчалися по фотографічних пластинках, отриманих за допомогою семикамерного астрографа, розташованого на спостережній станції Одеської обсерваторії в с. Маяки. Вимірювалися пластинки, зняті як у фотографічній (pg), так і у фотовізуальній (pv) системах. Виміри проводилися візуально методом Нейланда-Блажко. Блиск зірок порівняння визначався за стандартами, що потрапляли на ту ж пластинку, що і змінна, за допомогою мікрофотометра МФ-2. Ряди спостережень охоплюють інтервал тривалістю близько 30 років. Для всіх зазначених зірок отримані уточнені фотометричні елементи і з ними побудовані фазові криві. Для деяких з них уточнені чи вперше отримані більш тонкі параметри, такі, як ширина головного мінімуму.

У Главі 4 наведені результати фотополяриметричних спостережень трьох затемнюваних подвійних систем: RY Per, VW Cyg, V393 Cyg. Наведено опис UBVRІ фотометра-поляриметра Гельсінського університету [15], встановленого на телескопі АЗТ-11 Кримської астрофізичної обсерваторії. Аналізатором поляризації в ньому служить пластина з кальциту (ісландського шпату), яка встановлена перед вхідними діафрагмами. Ця пластина розділяє світловий пучок на дві паралельно зміщені складові з взаємно ортогональною лінійною поляризацією, кожна з яких будує своє зображення об'єкта (зірки) у відповідній діафрагмі. Відразу за діафрагмою встановлений модулятор, який по черзі з частотою 32 Гц перекриває то одну, то іншу діафрагму. Світло крізь діафрагми і модулятор надходить до блоку світлоприймача, де за допомогою дихроїчних інтерференційних відбивачів розщеплюється на п'ять пучків, що падають на відповідні фотопомножувачі. Для кожного з них у системі реєстрації знаходяться два лічильники імпульсів, що переключаються синхронно з відкриттям однієї чи іншої діафрагми. Для виміру двох параметрів Стокса, що описують лінійну поляризацію, необхідно повертати площину поляризації вимірюваного випромінювання за допомогою обертової фазової пластинки в половину довжини хвилі (/2). Така пластинка, встановлена перед аналізатором, після кожної експозиції з заданим часом T повертається на /8=22.5, що відповідає повороту площини поляризації на 45. Весь цикл вимірів складається з восьми експозицій, протягом яких пластинка /2 повертається на 180, а площина поляризації – на 360. Крім того, робляться необхідні виміри фону неба поруч з об'єктом.

Аналіз п’ятикольорових поляризаційних спостережень затемнюваної подвійної системи RY Per дав можливість зробити наступні висновки:

1. Зміни параметрів лінійної поляризації під час затемнення, викликані збільшенням частки розсіяного газовою оболонкою світла, дозволили розділити міжзоряну та власну складові спостережуваної поляризації.

2. Ступінь власної поляризації системи поза затемненням досягає максимуму (0.23%) у смузі B і швидко зменшується з ростом довжини хвилі. Така спектральна залежність величини поляризації подібна до тієї, що спостерігається у Ве-зірок з оптично товстими оболонками, та свідчить про наявність у системі оптично товстого шару.

3. Сумарна маса оптично тонкого газу в системі RY Per (нижня межа) складає близько 210-10 M, а повна маса оболонки повинна бути в кілька разів більше.

4. Визначено нахил площини орбіти подвійної системи до площини Галактики.

Для подвійної системи VW Cyg були отримані надійні фотоелектричні криві блиску в п'ятьох смугах, якi показали, що в головному мінімумі продовжується послаблення блиску (у короткохвильовій області) і після другого контакту. Цей факт інтерпретований як одне з свідоцтв наявності в системі газових структур. Факт обміну речовиною між компонентами системи підтверджується також залежністю О-С, для побудови якої були використані літературні дані, що охоплюють майже сто років.

Аналіз поляризаційних спостережень дозволив зробити висновок, що значення поляризації на фазах, що відповідають головному мінімуму, і в незатемнених частинах розрізняються. Зміни поляризації на фазах головного мінімуму обумовлені ефектом контрасту – зростанням внеску розсіяного на оптично тонкому шару газу поляризованого випромінювання. Вдалося розділити власну (Р=0.30±0.02%) та міжзоряну компоненти поляризації.

Було проведене рішення UBVRІ–кривих блиску VW Cyg. Воно проводилося з використанням алгоритму синтезу теоретичних кривих блиску в моделі Роша. Отримано добре узгодження теоретичних кривих зі спостереженнями у фільтрах V, R, І; глибини мінімумів, що спостерігаються, у фільтрах U, B більші, ніж теоретичні. Імовірно, це зв'язано з впливом наявних у системі газових потоків.

Усе вищезгадане говорить про те, що затемнювана подвійна система VW Cyg належить до класу напіврозділених систем, і субгігант, який входить у цю пару, заповнює свою порожнину Роша. Віднесення цієї системи до типу розділених систем можна вважати помилковим.

Для системи V393 Cyg у результаті аналізу поляриметричних спостережень було показано, що в ній практично відсутній оптично тонкий шар. Швидше за все, субгігант ще далекий від заповнення своєї порожнини Роша, й обмін речовиною між компонентами системи V393 Cyg практично відсутній.

У Висновку підводяться підсумки проведеної роботи й оцінка її наукової цінності, а також підсумовані основні результати дисертації.

ВИСНОВКИ

Дисертація присвячена вивченню затемнюваних подвійних систем на стадії обміну масами, або еволюційно близьким до них. Було проведене вивчення як властивостей випромінювання, розсіяного навколо зоряних газових оболонок, так і фізичних властивостей самих цих об'єктів. У рамках представленої роботи виконані широкі програми поляриметричних і фотометричних спостережень затемнюваних подвійних зірок. Виявлені та вивчені невідомі раніше поляриметричні та фотометричні властивості ряду затемнюваних систем, до складу яких входить субгігант.

За фотографічними спостереженнями, що засновані на оригінальних вимірах, зроблених по одеській колекції знімків неба, для всіх зазначених зірок (CD And, DG Per, ZZ Cnc, RX Arі, BW Cas, AT Mon і ІY Aur) отримані уточнені фотометричні елементи. Для деяких з них уточнені або вперше отримані більш тонкі параметри, такі як ширина головного мінімуму. Проведено пошуки зміни періоду, і такий зміни виявлено у затемнюваної системи ZZ Cnc.

Аналіз п’ятикольорових поляризаційних спостережень ряду затемнюваних подвійних систем (RY Per, VW Cyg, V393 Cyg) дозволив одержати унікальну інформацію про газові структури в цих системах. Для них, у більшості випадків, вдалося розділити власну та міжзоряну поляризацію, що саме по собі є цікавою задачею. Для деяких з них (VW Cyg, V393 Cyg) дана інформація отримана вперше.

Проведене моделювання показало гарну згоду між даними, отриманими за результатами поляриметричних та фотометричних спостережень. Це свідчить на користь необхідності застосування поляриметріі при всебічному вивченні затемнюваних подвійних зірок.

Автор хотів би ще раз підкреслити важливість поляриметріі при дослідженні взаємодіючих подвійних. Представлені в дисертації результати виразно демонструють той факт, що поляриметричні спостереження взаємодіючих подвійних дійсно здатні дати ключову інформацію про їхні властивості і можуть бути використані для діагностики еволюційної стадії затемнюваних подвійних систем. При цьому необхідно підкреслити, що у випадку поляриметрії аналіз газових структур у подвійних системах є об'єктивним та модельно незалежним, тому що при цьому не потрібно робити ніяких припущень про властивості компонентів подвійної системи.

Нижче наведені основні результати дисертації.

1. Зміни параметрів лінійної поляризації RY Per під час затемнення, викликані збільшенням частки розсіяного газовою оболонкою світла, дозволили виділити міжзоряну та власну складові спостережуваної поляризації. Ступінь власної поляризації системи поза затемненням досягає максимуму (0.23%) у смузі B і швидко зменшується з ростом довжини хвилі. Така спектральна залежність величини поляризації подібна до тієї, що спостерігається у Ве-зірок з оптично товстими оболонками. і свідчить про наявність у системі оптично товстого шару.

2. Сумарна маса оптично тонкого шару в системі RY Per (нижня межа) складає близько 210-10 M, а повна маса оболонки повинна бути в кілька разів більше.

3. Були отримані надійні фотоелектричні криві блиску VW Cyg у п'ятьох смугах, які показали, що амплітуда змінності максимальна в смузі U та зменшується при просуванні в довгохвильову область. Показано, що в головному мінімумі продовжується послаблення блиску (у короткохвильовій області) і після другого контакту.

4. Аналіз поляриметрії VW Cyg дозволив зробити висновок, що значення поляризації на фазах, що відповідають головному мінімуму, та поза затемненням розрізняються. Зміни поляризації на фазах головного мінімуму обумовлені ефектом контрасту – зростання внеску розсіяного на оптично тонкому шару газу поляризованого випромінювання. Вдалося розділити власну (Р=0.30±0.02%) та міжзоряну компоненти поляризації.

5. Було проведене рішення UBVRІ-кривих блиску VW Cyg, яке показало, що затемнювана подвійна система VW Cyg належить до класу напіврозділених систем, а субгігант, що входить до цієї пари, заповнює свою порожнину Роша. Віднесення цієї системи до типу розділених систем іншими авторами можна вважати помилковим.

6. Для системи V393 Cyg у результаті аналізу поляриметричних спостережень було показано, що в даній системі практично відсутній оптично тонкий шар.

7. По фотографічних вимірах для систем CD And, DG Per, ZZ Cnc, RX Arі, BW Cas, AT Mon та ІY Aur отримані уточнені фотометричні елементи. Для деяких з них уточнені або вперше отримані більш тонкі параметри, такі як ширина головного мінімуму.

ПУБЛІКАЦІЇ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Antonіuk K.A. "Photographіc study of eclіpsіng bіnarіes ІY Aur, RX Arі, DG Per, ZZ Cnc". // Odessa Astronomіcal Publіcatіons. – 1997. – V.10. – P.18-19.

2. Antonyuk K.A. "Results of photographіc observatіons of three eclіpsіng stars CD And, AT Mon and BW Cas". // Odessa Astronomіcal Publіcatіons. – 2003. – V.16. – P.11-13.

3. Антонюк К.А. "UBVRI-поляриметрия затменной двойной системы V393 Cyg”. // Кинематика и физика небесных тел. – 2004. – Т.20. – № 1. – С.53-58.

4. Шаховской Н.М., Антонюк К.А. "UBVRI фотометрия и поляриметрия затменной двойной системы RY Per”. // Астрофизика. – Т.47. – № 2. – С.171-182.

5. Антонюк К.А., Антохина Э.А. "Моделирование затменной двойной системы VW Лебедя”. // Астрофизика. – Т.47. – № 4. – С.322-34.

6. Antonyuk K.A. "VW Cygnі: new polarіmetrіc and photometrіc observatіons". // Journal of Quantіtatіve Spectroscopy & Radіatіve Transfer. – 2004. –V.88. – P.3-7.

ЛІТЕРАТУРА

1. Антохина Э.А. Метод Вилсона–Девиннея (синтез теоретической кривой блеска ТДС в модели Роша) // Астрономический журнал. – 1988. – Т.65. – С.1164-1177.

2. Антохина Э.А. Синтез теоретических кривых лучевых скоростей и кривых блеска для тесных двойных систем с эксцентричными орбитами // Астрономический журнал. – 1996. – Т.73. – С.532-542.

3. Бисикало Д.В., Боярчук А.А., Кузнецов О.А. // Астрономический журнал. – 1996. – Т.73. – №5. – С.727–734.

4. Боярчук А.А., Бисикало Д.В., Кузнецов О.А. и др. Обмен веществом в двойных системах // Известия Крымской астрофизической обсерватории. – 1998. – Т.94. – С.44–49.

5. Бэттен А. Двойные и кратные звезды: Пер. с англ. – М.: Мир, 1976. – 323 с.

6. Двойные звезды: Сб.науч.тр. – М.: КОСМОСИНФОРМ, 1997. –263с.

7. Домбровский В.А. Астрополяриметрия // Курс астрофизики и звездной астрономии. М.: Наука, 1973. С.460-485.

8. Казанасмас М.С., Завершнева Л.А., Томак Л.Ф. Атлас фотометрических стандартов звездных полей. – К.: Наукова думка, 1982. – 167 с.

9. Каретников В.Г. Разделение затменных двойных звезд по степени заполнения полостей Роша // Астрономический циркуляр. – 1987. – № 1485. – С. 6-7.

10. Киселев Н.Н. Рассеяние света на пылевых частицах комет, астероидов и околозвездных оболочек: наблюдения и интерпретация: Дис…док. физ.- мат. наук: 01.03.02. – Харьков, 2003. – 320 с.

11. Свечников М.А. Каталог орбитальных элементов, масс и светимостей тесных двойных звезд. – Иркутск: Изд-во Иркутского ун-та, 1986. – 226 с.

12. Свечников М.А., Кузнецова Э.Ф. Каталог приближенных фотометрических и абсолютных элементов затменных переменных звезд.: В 2-х т. – Свердловск: Изд-во Уральского ун-та, 1990.

13. Шаховской Н.М., Ефимов Ю.С. Наблюдение линейной поляризации оптической эмиссии от рентгеновских источников // Известия Крымской астрофизической обсерватории. – 1976. – Т.54. – С.99-119.

14. Chandrasekhar S. Radiative transfer. – Oxford: Clarendon Press, 1950.

15. Piirola V. Polarimetric Observations of U Cephei during the Primary Eclipse // Information Bulletin on Variable Stars. – 1975. – №1061. – P.1.

16. Serkowski K. Polarimeters for Optical Astronomy // Proc. of IAU Colloq. 23. – Tucson (USA). – 1974. – Р.135.

17. Wilson R.E. Eccentric orbit generalization and simultaneous solution of binary star light and velocity curves // Astrophysical Journal. – 1979. – V.234. – P.1054-1066.

АНОТАЦІЯ

Антонюк К.А. Фотометрія та поляриметрія затемнюваних систем, що містять субгіганти. – Рукопис. Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата фізико-математичних наук за фахом 01.03.02. - Астрофізика, радіоастрономія. Одеський національний університет, Одеса, 2004.

У дисертації описанi методики спостережень та їх обробки, а також результати дослідження затемнюваних подвійних систем на стадії обміну масами чи еволюційно близьких до них; виявлення відмінностей у зірок, що знаходяться на близьких стадіях еволюції. Були використані оригінальні поляриметричні та фотометричні спостереження, отримані автором.

За фотографічними матеріалами вивчалися 7 затемнюваних систем (CD And, DG Per, ZZ Cnc, RX Arі, BW Cas, AT Mon та ІY Aur). Ряди спостережень охоплюють інтервал тривалістю близько 30 років. Для усіх зiрок були уточнені фотометричні елементи.

У 2001-2003 рр. були проведені фотополяриметричні спостереження трьох затемнюваних подвійних систем – RY Per, VW Cyg, V393 Cyg (34, 37 і 65 ночей спостережень відповідно).

Аналіз п’ятикольорових поляризаційних спостережень затемнюваної подвійної системи RY Per дозволив виділити міжзоряну та власну складові спостерігаємої поляризації. Ступінь власної поляризації системи поза затемненням досягає максимуму (0.23%) у смузі B і швидко зменшується з ростом довжини хвилі. Така спектральна залежність величини полярізації свідчить про наявність в системі оптично товстого шару. Сумарна маса оптично тонкого шару в системі RY Per (нижня межа) складає близько 210-10 M, а повна маса оболонки повинна бути в кілька разів більше. Визначено нахил орбiтальної площини подвійної системи до площини Галактики.

Для затемнюваної подвійної системи VW Cyg аналіз поляриметрії дозволив зробити висновок, що значення поляризації на фазах, що відповідають головному мінімуму та поза затемненям, розрізняються. Вдалося розділити власну (Р=0.30±0.02%) та міжзоряну компоненти поляризації. Визначено нахил орбiтальної площини подвійної системи до площини Галактики. Було проведене рішення UBVRІ-кривих блиску VW Cyg. Отримано гарну згоду теоретичних кривих зі спостереженими. Була зроблена перекласифікація VW Cyg з розділених систем до напіврозділених систем.

Для системи V393 Cyg, в результаті аналізу поляриметричних спостережень, було показано, що в даній системі практично відсутній оптично тонкий шар. Це значить, що субгігант, швидше за все, ще далекий від заповнення своєї порожнини Роша, та обмін речовиною практично відсутній.

Методами поляриметрії в деяких випадках вдається оцінити масу газової оболонки (RY Per), тоді як у деяких зірок оптично тонкий шар не виявляється (V393 Cyg). Це може вказувати на зв'язок оптично тонкого шару з фазою еволюції, тобто поляризаційні спостереження можуть бути використані для діагностики еволюційної стадії затемнюваних подвійних систем.

Ключові слова: фотометрія, поляриметрія, субгігант, затемнювані системи.

АННОТАЦИЯ

Антонюк К. А. Фотометрия и поляриметрия затменных систем, содержащих субгиганты. – Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико–математических наук по специальности 01.03.02. – Астрофизика, радиоастрономия. Одесский национальный университет, Одесса, 2004.

В диссертации представлены описания методик наблюдений и их обработки, а также результаты исследования затменных двойных систем на стадии обмена массами или эволюционно близких к ним; выявления отличий у звезд, находящихся на близких стадиях эволюции. Проведено изучение ряда затменных двойных, где менее массивный спутник является субгигантом (полуразделенные системы или разделенные системы). Были использованы оригинальные поляриметрические и фотометрические наблюдения, полученные автором.

Поляриметрические и фотометрические наблюдения были выполнены на 1.25м телескопе Крымской Астрофизической Обсерватории с двухлучевым UBVRI фотометром-поляриметром. Фотографические наблюдения проводились по фотопластинкам Одесской коллекции снимков неба визуальным способом или с помощью микрофотометра МФ-2.

По фотографическим материалам изучались 7 затменных систем (CD And, DG Per, ZZ Cnc, RX Ari, BW Cas, AT Mon и IY Aur). Ряды наблюдений охватывают интервал длительностью около 30 лет. Для всех звезд были уточнены фотометрические элементы.

В 2001–2003 гг. были проведены фотополяриметрические наблюдения трех затменных двойных систем – RY Per, VW Cyg, V393 Cyg (34, 37 и 65 ночей наблюдений соответственно).

Анализ пятицветных поляризационных наблюдений затменной двойной системы RY Per позволил выделить межзвездную и собственную составляющие наблюдаемой поляризации. Степень собственной поляризации системы вне затмения достигает максимума (0.23%) в полосе B и быстро уменьшается с ростом длины волны. Такая спектральная зависимость величины поляризации сходна с наблюдаемой у Ве-звезд с оптически толстыми оболочками и свидетельствует о наличии в системе оптически толстого газа. Суммарная масса оптически тонкого газа в системе RY Per (нижний предел) составляет около 210-10 M, а полная масса оболочки должна быть в несколько раз больше. Определен наклон орбитальной плоскости двойной системы к плоскости Галактики.

Для затменной двойной VW Cyg показано, что в главном минимуме продолжается ослабление блеска (в коротковолновой области) и после второго контакта. Анализ поляриметрии позволил сделать вывод, что значения поляризации на фазах, соответствующих главному минимуму и вне затменных частях кривой блеска, различаются. Изменения поляризации на фазах главного минимума обусловлен эффектом контраста – возрастанием вклада рассеянного на оптически тонком газе поляризованного излучения. Удалось разделить собственную (Р=0.30 ± 0.02%) и межзвездную компоненты поляризации. Определен наклон орбитальной плоскости двойной системы к плоскости Галактики. Было проведено решение UBVRI-кривых блеска VW Cyg. Оно проводилось c использованием алгоритма синтеза теоретических кривых блеска в модели Роша. Получено хорошее согласие теоретических кривых с наблюдениями. Была произведена переклассификация VW Cyg из разделенных систем в полуразделенные системы.

Для системы V393 Cyg в результате анализа поляриметрических наблюдений было показано, что в данной системе практически отсутствует оптически тонкий газ. Значит, субгигант, скорее всего, еще далек от заполнения своей полости Роша, и обмен веществом практически отсутствует.

Методами поляриметрии в некоторых случаях удается оценить массу газовой оболочки (RY Per), тогда как у некоторых звезд оптически тонкий газ не выявляется (V393 Cyg). Это может указывать на связь оптически тонкого газа с фазой эволюции, т. е. поляризационные наблюдения могут быть использованы для диагностики эволюционной стадии затменных двойных систем.

Ключевые слова: фотометрия, поляриметрия, субгигант, затменные системы.

SUMMARY

Antonyuk K.A. Photometry and polarimetry of eclipsing systems with subgiants. – Manuscript. Candidate of Sciences (Physics and Mathematics). Thesis in 01.03.02. – Astrophysics, radioastronomy. – Odessa National University, Odessa, 2004.

The description of methods of observations and its processing, the results of study of eclipsing binary systems at the stage of mass exchange or сlose in evolution to them, revealation of differences for stars at close evolution stages are presented in the manuscript. The original photometric and polarimetric observations, obtained by the author, have been used.

Using photographic materials, 7 eclipsing systems (CD And, DG Per, ZZ Cnc, RX Ari, BW Cas, AT Mon и IY Aur) have been studied. The observation series span the interval of about 30 years. Photometric elements for all these stars have been determined.

During 2001-2003 years, the photopolarimetric observations of 3 eclipsing binary systems – RY Per, VW Cyg, V393 Cyg (34, 37 and 65 nights, respectively) were carried out.

The analysis of UBVRI polarimetric observation of eclipsing binary system RY Per has been done allowing the decomposition of observed polarization into interstellar and intrinsic components. The degree of intrinsic polarization of this system out of eclipse reaches its maximum (0.23 %) in the band B and rapidly decreases to longer wavelengths. Such dependence indicates the presence of optically thin gas in the system RY Per (lower limit) of about 210-10 M, and the full mass of the envelope must be higher by a few times. The orbital plane inclination of the binary system to the Galactic plane was determined.

For eclipsing binary VW Cyg, an analysis of the polarimetry allowed to make the conclusion that mean values of polarization are different at phases corresponding to the main minimum and out-of-eclipse parts. The intrinsic (Р=0.30±0.02%) and interstellar polarization components have been separated. The orbital plane inclination of the binary system to the Galactic plane was determined. UBVRI light curves have been solved. A good agreement of the theoretical light curves with the observations have been reached. A re-classification of VW Cyg from detached systems to semi-detached has been made.

For the system V393 Cyg, the analysis of polarimetric observations had shown that in this system an optically thin gas is absent. This means that the subgiant is far from filling its Roche lobe, and the mass exchange is practical absent.

In some cases, using polarimetric methods, it is possible to estimate the mass of the gas envelope (RY Per), while in some stars the optically thin gas isn’t revealed (V393 Cyg). It can indicate the link of optically thin gas to the evolution phase, that is polarization observations could be used for diagnose the evolutionary stage of eclipsing binary systems.

Key words: stars, eclipsing systems, subgiants, photometry, polarimetry.