Анотація до роботи:

Бутковська В.В. Фізичні властивості гарячої пульсуючої зірки g Pegasi

Рукопис. Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата фізико-математичних наук за фахом 01.03.02 – Астрофізика, радіоастрономія. Одеський національний університет імені І.І. Мечникова. –Одеса, 2008.

Дисертація виконана в області однієї з найважливіших проблем фізики зірок – магнетизму гарячих пульсуючих зірок. Високоточні виміри слабких магнітних полів є важким завданням і систематичне виконання таких спостережень можливе поки тільки на декількох телескопах світу, включаючи і 2.6м телескоп імені Шайна НДІ "Кримська астрофізична обсерваторія".

До цієї роботи питання про змінність магнітного поля з періодом пульсацій у гарячих пульсуючих зірок залишалося невивченим. Без надійного встановлення факту змінності магнітного поля з періодом пульсацій, неможливе детальне магнітогідродинамічне моделювання фізичних процесів в атмосферах змінних зірок.

У дисертаційній роботі отримано унікальний спектральний і спектрополяриметрічний спостережувальний матеріал. Вперше у гарячої пульсуючої зірки g Peg зареєстроване магнітне поле. Виміри магнітного поля виконані з найвищою точністю в світі для гарячих пульсуючих зірок. Вперше в світі встановлений факт змінності подовжнього компонента магнітного поля з періодом пульсацій для гарячих зірок. Отримана крива зміни магнітного поля g Peg з періодом пульсацій є самою малоамплітудною і найточнішою з усіх відомих кривих змінності магнітного поля для зірок окрім Сонця.

Результати роботи використовуються в НДІ "Кримська астрофізична обсерваторія", а також можуть бути використані у всіх дослідницьких групах світу, що працюють в області вивчення фізики гарячих зірок і викладачами університетів при підготовці курсів лекцій. Дані по променевим швидкостям опубліковані для відкритого доступу в світовій професійній електронній інтернет-базі даних CDS. Отримані результати мають цінність при виконанні магнітогідродинамічного моделювання фізичних процесів в атмосферах змінних зірок.

В рамках дисертаційного дослідження проведено вивчення фізичних властивостей g Peg - гарячої пульсуючої зірки типу b Cep. З цією метою були виконані високоточні спектроскопічні і спектрополяриметричні спостереження g Peg в лінії He I 6678. Протягом 23 ночей з 1997 по 2005 рік було отримано 406 експозицій спектрів високої роздільної здатності (l/Dl ~ 22000).

У більшості ночей спостережень період пульсацій g Peg (~3.6 години) був перекритий повністю. На сьогоднішній день часові ряди вимірів подовжньої складової магнітного поля g Peg, що перекривають період пульсацій, є унікальними для гарячих пульсуючих зірок з нормальним хімічним складом. На підставі отриманого спостережувального матеріалу, а також використовуючи дані, узяті з робіт інших авторів і електронних баз даних CDS і INES, в дисертаційному дослідженні отримані наступні результати:

1. Вперше для g Peg отримані тривалі часові ряди параметрів спектральної лінії He I 6678 і встановлений характер їх змінності з періодом пульсацій. Показано, що еквівалентна ширина (EW), напівширина (FWHM) і залишкова інтенсивність (RI) лінії Не I змінюються синусоїдально протягом пульсаційного циклу і досягають максимального значення поблизу фази 0.25, коли радіус зірки мінімальний, а температура максимальна.

Амплітуди зміни напівширини (FWHM) і залишкової інтенсивності (RI) складають 2% і 1.2% відповідно. Амплітуда зміни еквівалентної ширини (EW) складає 0.8%.

Показано, що амплітуди пульсаційної зміни параметрів не-ЛТР профілів лінії He I (FWHM - 0.5%, RI - 0.3%, EW - 0.1%), розрахованих для різних фаз пульсаційного циклу (для різних температур), у декілька разів нижче спостережуваних амплітуд зміни параметрів спектральної лінії з фазою пульсацій. Причина подібної невідповідності – предмет подальших досліджень.

2. Отримано криві зміни швидкості, радіусу і прискорення в атмосфері g Peg з періодом пульсацій. Гладка синусоїдальна форма всіх трьох кривих свідчить про відсутність ударних хвиль в атмосфері g Peg.

3. З використанням власних вимірів променевих швидкостей встановлено, що запропонований в [6] 370.5-денний орбітальний період g Peg є артефактом шпаруватості спостережень.

4. Показано, що зміна g-швидкості g Peg від одного пульсаційного періоду до іншого не пов'язана із зоряними осциляціями, а є наслідком орбітального руху g Peg.

5. Показано, що в рамках наявного часового ряду g-швидкостей g Peg щонайкраще описує зміни g-швидкості g Peg, пов'язані з орбітальним рухом, уточнений нами орбітальний період

P_orb = HJD 2434266.421+ n6.81608 ± 0.00012.

6. Встановлено, що в разі P_orb = 6.81608 дня, елементи орбіти g Peg складають: e = 0, K = 0.8 ± 0.03 км/c, g = 2.72 ± 0.02 км/c, f(m) = 3.62 10^-7 М_sun, a₁sini = 0.107 R_sun.

7. Виходячи з припущень, що другий компонент є зіркою головної послідовності на порядок слабкішою за головний компонент (лінії другого компоненту в спектрі головного компоненту відсутні), а також, що обидва компоненти не заповнюють свої порожнини Роша (у спектрі головного компонента не відмічені особливості, що свідчать про наявність перенесення мас в системі), зроблено висновок, що спектральний клас другого компоненту, має бути не гарячіше пізніх В – ранніх А.

8. З 23 ночей спостережень на 2.6м рефлекторі ім. акад. Шайна (НДІ КрАО) протягом однієї ночі (HJD 2453599) зареєстровані аномально великі від'ємні променеві швидкості g Peg (g = -60.57 ± 0.29 км/c). На основі аналізу власного спострежувального матеріалу і даних інших авторів зроблено висновок, що сильно від'ємні променеві швидкості, що епізодично реєструються в атмосфері g Peg, обумовлені не орбітальним рухом, а швидкими рухами речовини зірки назовні, що виникають час від часу – по аналогії з Ве-зірками.

9. Вперше для g Peg, за результатами аналізу ультрафіолетових спектрів, отриманих супутником IUE і узятих з інтернет-бази даних INES, встановлена змінність зоряного вітру в ультрафіолетовому діапазоні, що є додатковим свідоцтвом на користь присутності магнітного поля у цієї зірки. Змінність зоряного вітру в ультрафіолетовому діапазоні спостерігається і у інших гарячих пульсуючих зірок із зареєстрованим магнітним полем [2, 3, 4].

10. Вперше зареєстровано магнітне поле у g Peg.

11. Вперше, на основі аналізу отриманих вимірів подовжньої складової магнітного поля, визначено період осьового обертання g Peg, рівний P_rot = 6.65380 ± 0.00035 дня. Встановлено, що протягом періоду обертання подовжня складова магнітного поля g Peg змінюється від -10 до +30 Гс. Середнє значення подовжньої складової B₀ = 11 ± 3 Гс, амплітуда зміни подовжньої складової з періодом обертання В_е = 20 ± 4 Гс. Отримана крива зміни подовжньої складової магнітного поля з періодом обертання є самою малоамплітудною серед аналогічних кривих, отриманих для інших гарячих зірок.

12. Встановлено, що в рамках моделі похилого ротатора магнітне поле g Peg може бути представлене центральним диполем з напруженістю на полюсі B_pol = 570 ± 30 Гс, кутом нахилу вісі обертання до променя зору i = 9 ± 3 і кутом між віссю обертання і віссю диполя = 85 ± 1.

13. Встановлено функціональне співвідношення між орбітальним періодом g Peg і її періодом обертання:

1/S_orb = P_orb/|P_orb - P_rot| = 42.0 ± 0.1

1/S_rot = P_rot/|P_orb - P_rot| = 41.0 ± 0.1

14. Вперше в світі встановлений факт змінності подовжнього компонента магнітного поля з періодом пульсацій гарячої зірки. Отримана крива зміни магнітного поля g Peg з відомим 0.15-денним періодом радіальних пульсацій є самою низькоамплітудною і найточнішою з усіх відомих кривих змінності магнітного поля для зірок, за винятком Сонця. Амплітуда пульсаційної кривої дорівнює 7.2 ± 0.6 Гс.

15. На основі аналізу бісекторів лінії He I 6678 продемонстроване існування змінного поля швидкостей в атмосфері g Peg. В рамках даної роботи було встановлено, що середній за ніч бісектор лінії He I 6678, що утворюється в атмосфері g Peg, має так звану зворотну "С"-форму, типову для бисекторів спектральних ліній гарячих зірок.

Публікації автора:

1. Butkovskaya V., Plachinda S. Study of the magnetic field on four different luminosity hot stars: g Pegasi, g Orionis, w Orionis and z Persei // JQSRT. -2004. -88. -P. 17-20

2. Butkovskaya V., Plachinda S. Study of magnetic fields on different luminosity hot stars // in: Proc. Int. Conf., eds.: Glagolevskij Yu.V., Romanyuk I.I., Nizhny Arkhyz, 2004. -P. 247-249

3. Butkovskaya V. Spectropolarimetry of b Cephei type star g Pegasi // Odessa Astronomical Publications. -2005. -18. P. 34-36

4. Butkovskaya V. Spectropolarimetric Study of gamma Peg in the He I 6678 Line // ASP Conference Series. -2006. -349. -P. 207-210

5. Butkovskaya V. The classical b Cephei star g Pegasi: study of pulsation, binarity and magnetic field // in: Proc. Int. Conf., eds.: Romanyuk I.I., Kudryavtsev D. O., Nizhny Arkhyz, 2007. -P. 230-237

6. Butkovskaya V., Khan S., Plachinda S., Rostopchin S., Shulyak D. High-accuracy spectropolarimetric study of g Pegasi in the line He I 6678 А // Известия КрАО. -2007. -103, №3. -P. 110-115

7. Butkovskaya V. & Plachinda S. A study of the b Cephei star g Pegasi: binarity, magnetic field, rotation and pulsations // A&A. -2007. -469. -P. 1069-1076