Цефеиды и переменные типа RR Лиры Л.Н.Бердников, А.К.Дамбис ГАИШ МГУ

1. Цефеиды и переменные типа RR ЛирыЛ.Н.Бердников, А.К.ДамбисГАИШ МГУ «Современная звёздная астрономия» 16 июня 2011 г. ГАИШ МГУ

2. Цефеиды и лириды - ульсирующие переменные, а каждый вид таких переменных встречается только в практически «одномерной» область в пространстве параметров звезд – полосе нестабильности

3. 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)

4. Фотметрические наблюдения пульсирующих звезд – источник всесторонней информации об этих объектах • По кривой блеска определяется период Po масса M, светимость L (и абсолютная величина, напр. Mv), истинные цвета (напр., (B-V)o), радиус R, возраст t, металличность. • 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

5. Виды пульсирующих переменных

6. 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 103-104L☉ • Хорошо выделяются по периоду (1-135 сут) и форме кривой блеска • Наблюдаются до ~10 Мпк, один из основных индикаторов внегалактических расстояний DCEP DCEPS

7. 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]) Vo Jo Io Ho W Ko lg Po lg Po

8. (средний ИК диапазон) 3.6мкм 4.5мкм 5.8мкм 8.5мкм lg Po

9. Переменные типа RR Лиры • Гиганты A-F • Масса ~0.5M☉ • Возраст > 10 Gyr встречаются в системах со старым населением (шаровые скопления, эллиптические галактики, гало спиральных галактик, неправильные галактики) • Светимость 40-50L☉ • Хорошо выделяются по периоду (0.2-1.2 сут) и форме кривой блеска • Наблюдаются до ~2 Мпк Soszynski et al. (2002)

10. Эффект Блажко   (иллюстрация D. Welch на основе данных проекта  MACHO, Alcock et al. 2000)

11. Лириды – практически одинаковая абсолюная величина Mv при данном химсоставе (лириды в М3, Hartman et al. 2005)

12. Лириды как индикаторы расстояния Зависимость металличность-светимость Mv = a + b [Fe/H] Лириды в БМО (Gratton et al., 2004)

13. 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])

14. 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 блеска и около 20000 точных измерений лучевых скоростей цефеид (из них ~10500 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)

16. Цефеида, пульсирующая в первом обертоне

17. Бимодальные цефеиды

18. Распределение цефеид в Галактике

19. Изменяемость периодов цефеид

20. Изменяемость периодов цефеид(эволюционный эффект)

21. Кривая лучевых скоростей TT Aql

22. Цефеиды: зависимость период-светимость в полосе Кпо цефеидам в рассеянных скоплениях (Бердников и др. 1996) <MK> = -5.462 – 3.517 log P s.e. ~ 0.05m

23. Цефеиды: шкала фотометрических расстояний Исходная зависимость период-светимость: • <MK> = -5.462 – 3.517 log P ±0.05m (Бердников, Возякова, Дамбис, 1996) Поправка: D[ист.] = k* Do Метод статистических параллаксов: k=1.18 ± 0.06 (ΔMk=-0.36 ± 0.11) Тригонометрические параллаксы Hipparcos: k=1.09 ± 0.04 (ΔMk=-0.19 ± 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

24. Цефеиды: кинематика (215 звезд) • U0 = -8.5 ± 1.0 км/с;σU= 13.0 ± 0.8 км/с • V0 =-12.2± 0.9 км/с;σV= 9.3 ± 0.6 км/с • W0= -7.1 ± 0.9 км/с;σW= 8.9 ± 0.9 км/с • A = 15.7 ± 0.7 км/с/кпк • B = 12.8 ± 0.7 км/с/кпк • Ω0 = 27.5 ± 0.8 км/с/кпк • Ω’’0 = +0.80 ± 0.13 км/с/кпк3

25. Цефеиды: кривая вращения Галактики Ro=8 кпк

26. Цефеиды: отклонения от кругового движения, спиральная структура  = 1.9 ± 0.5 кпк fR = 6.4 ±1.2 км/с, φR = 80° ±10° fθ = 2.4 ±1.2 км/с, φθ = 49° ± 29° (Мельник и др., 1999)

27. 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 CNEri), 5 в Aps и 6 в Pav. SW Aps, TT Aps и GI Pav оказались слишком красными, а найденный период TT Aps – слишком коротким (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)

30. Лириды с эффектом Блажко (CW) Эффект Блажко

31. Лириды: шкала фотометрических расстоянийИсходные зависимости металличность-светимость и период-светимость: • <Mv> = 1.01 + 0.15 [Fe/H] (Carney et al. 1992) • <Mk> = -0.88 – 2.33 log PF (Jones et al. 1992) • ошибка ~0.05m Поправка: D[ист.] = k Do Метод статистических параллаксов: k=0.97 ± 0.04 (ΔMk=+0.06 ± 0.08) (Первое применение метода – Павловская (1953)) Тригонометрические параллаксы Hipparcos: k=1.32 ± 0.19 (ΔMk=-0.60 ± 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

32. Лириды: кинематика. Гало и толстый диск Vo=210 km/s

33. Лириды: кинематика. Гало и толстый диск Гало (доля звезд 0.75 ± 0.03) : • U0 = -12 ± 10 км/с; σVR= 167 ± 9 км/с • V0 =-217 ± 9 км/с; σVφ= 86 ± 6 км/с • W0 = -6 ± 6 км/с; σVθ= 78 ± 5 км/с Толстый диск (доля звезд 0.25 ± 0.03) : • U0 = -15 ± 7 км/с; σVR= 55 ± 6 км/с • V0 = -45 ± 7 км/с; σVφ= 44 ± 6 км/с • W0 = -25 ± 5 км/с; σVθ= 30 ± 4 км/с

34. Оценки постоянной Хаббла (DMБМО = 18.42± 0.05)

35. Выводы: • Фотометрия цефеид – однородные phe иПЗС 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 – phe и ПЗС данные имеются только для ~10% известных лирид поля Галактики (всего их около ~7000) - дает почти полную информацию об этих звездах (светимость, расстояние, цвет, поглощение, металличность). Информация активно используется, но данные сильно неоднородны. • … кроме PM, VR, подробного химсостава

36. Фотометрические металличости лирид [Fe/H] = −3.766 − 5.350P + 1.044ϕ31 ±0.14 (ϕ31 = ϕ3 −3ϕ1)Wu et al. (2006)

37. Фотометрические металличности цефеид

38. 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.

39. Спасибо!