Н Н Самусь Институт астрономии РАН ГАИШ МГУ

Н. Н. Самусь Институт астрономии РАН, ГАИШ МГУ и Международная общественная организация «Астрономическое Общество» ПЕРЕМЕННЫЕ ЗВЕЗДЫ – ВЗГЛЯД С ЗЕМЛИ И ИЗ КОСМОСА Казань, молодежная школа “Space Science”, 30 августа 2017 г.

«Звезды-гостьи» Комета Хейла–Боппа (1997) Кривая блеска (по Р. Лапуэнте) и рентгеновский остаток сверхновой Тихо Браге (1572) Тихо Браге (1546 1601)

Сверхновые – самые высокоамплитудные переменные звезды. Сегодня в ОКПЗ переменная с самой маленькой амплитудой – Альтаир (α Орла, кривая блеска по D. Buzasi и др. , 2005). Полная амплитуда около 0. 005 звездной величины! Наблюдения со спутника Wide Field Infrared Explorer

Пример нерадиальных пульсаций звезды

WIRE – довольно неудачный космический проект 1999 г. , успешно наблюдал с высокой точностью только яркие звезды

Астрометрический спутник HIPPARCOS (на снимке – в цеху) работал в 1989 – 1993 гг. Открыл около 5000 новых переменных звезд. Примерно для 3000 из них имена ОКПЗ приведены уже в каталоге HIPPARCOS

Кривая блеска типичной цефеиды R Южного Креста (P=5. 8 d) по наблюдениям космического аппарата Hipparcos (Европейское Космическое Агентство) Выдающаяся роль цефеид в астрофизике обусловлена существованием зависимости период–светимость, которую в 1908 г. открыла Генриетта Ливитт (фото справа). Эта зависимость лежит в основе определения расстояний во Вселенной.

Радиальные пульсации звезды Сергей Александрович Жевакин (1916 – 2001) В 1953 г. объяснил пульсации цефеид

«Труба звездных пульсаций» Золтана Коллата

Золтан Коллат Труба органа и звездная «труба»

Космический телескоп им. Э. Хаббла (зеркало 2. 4 метра, запущен в 1990 г. в США, работает до сих пор)

Кривая блеска прохождения планеты по диску звезды V 376 Пегаса по наблюдениям Космического телескопа им. Хаббла (Т. Браун и др. , 2001)

Новые ИСЗ смогут открыть миллионы новых переменных. Примеры: Corot (ЕКА): запущен в декабре 2006 г. Прекрасные кривые блеска, множество открытий переменных (не основная задача, кроме транзитов экзопланет). Kepler (НАСА): запущен в марте 2009 г. Постоянно следил более чем за 150000 звезд. Другие миссии на орбите или готовятся (GAIA, Лира…) ИСЗ Corot ИСЗ Kepler

Телескоп – всего 27 см! Основные задачи Corot: – Астросейсмология – Поиск экзопланет Запуск ИСЗ Corot российской ракетой Первое наблюдение фаз и затмения экзопланеты (И. Снеллен и др. , 2009)

Данные Co. Ro. T позволяют заметить и картировать группы звездных пятен при прохождении по ним экзопланеты (А. Валио, 2011).

Телескоп миссии Кеплер имеет диаметр 95 см. В 2009 – 2013 гг. он постоянно следил за полем на границе созвездий Лебедя, Лиры и Цефея. Открыл около 3000 кандидатов в экзопланеты, подтверждено около 1000, в том числе почти земных размеров и в зонах возможной жизни.

Миссия KEPLER 42 ПЗС, 2200× 1024 более 150 000 звезд Спутник был способен зарегистрировать транзит планеты земного типа у звезды, подобной Солнцу, на уровне 4σ Открыты тысячи затменных переменных звезд. Чередование циклов RR Лиры: период около полусуток, при наземных наблюдениях найти нельзя!

Чередование высот максимумов RR Лиры по данным Kepler

Две переменных Kepler Ампл. = 0 m. 06 Ампл. = 0 m. 006 (Дж. Гривс, 2010)

Сенсация 2016 г. – открытие по данным Kepler любителями астрономии – искателями планетных транзитов новой переменной звезды KIC 8462852 с иррегулярными «затмениями» (T. S. Boyajian и др. ), звезды “WTF” Табетта Бояджян

Непонятное поведение, казалось бы, заурядной звезды спектрального класса F 3 V породило множество гипотез. Популярны идеи вроде облака разрушающихся комет на вытянутых орбитах. Отсутствие внятного объяснения благоприятно для распространения идей о внеземной цивилизации, строящей сферу Дайсона.

Теперь о неожиданном. Переменные типа UV Кита – мощные вспышки на красных карликах Самая сильная вспышка UV Кита, наблюдавшаяся Ваге Осканяном визуально на Белградской обсерватории

У Проксимы Центавра в 2016 г. найдена планета в зоне, пригодной для обитания (Г. Англада-Эскуде и др. ) Среди слабых звезд главной последовательности почти все – вспыхивающие Проксима – известная вспыхивающая звезда V 645 Центавра (наблюдения MOST)

Что такое MOST? Это аббревиатура Microvariability and Oscillation of Stars. Первый канадский научный ИСЗ массой 53 кг – такие аппараты считаются микроспутниками. 15 -см максутовский телескоп. Результат по Проксиме для такого спутника – побочный, но каковы почти непрерывные наблюдения сутками подряд! Запущен в 2003 г. , работает до сих пор, но в 2014 г. Канада прекратила финансирование.

Открытия переменных звезд Галактики по наземным ПЗС-наблюдениям Каталог USNO-B 1. 0 (2003): 1 042 618 261 объектов (звезд и галактик), ~ 1 миллиард звезд до 20– 21 m На уровне 0 m. 03– 0 m. 05 переменной оказывается одна звезда из 80– 100, то есть наземные телескопы класса 1 м с обычными ПЗСдетекторами и стандартным программным обеспечением для поиска переменности потенциально позволяют открыть ~10 миллионов переменных звезд. . Пока мы знаем ~ 400000 переменных звезд Галактики, т. е. ~4% от общего числа потенциально обнаружимых методами ПЗС-фотометрии.

Обсерватория KEPLER Предварительные результаты: Из ~ 150 000 звезд программы ~ 60 000 – периодические переменные, ~ 34 000 звезд меняются с плохо выраженной периодичностью или неправильным образом (Г. Басри и др. , 2011) При точности фотометрии KEPLER переменны две трети всех звезд!

Мое «доморощенное» определение переменной звезды (старое, но уточненное с учетом космической эры): Звезда называется переменной, если освещенность, создаваемая ею на границе земной атмосферы, изменяется настолько, что эти изменения могут быть обнаружены фотометрическими наблюдениями с поверхности Земли из космоса, при точности, обеспечиваемой этими наблюдениями, за время, охваченное наблюдениями такой точности. Последняя оговорка – некая защита от того, что все звезды эволюционируют (пока для большинства звезд мы связанные с этим изменения блеска не замечаем) и расстояния до них меняются (такие эффекты в фотометрии и вовсе пока не выявлены).

Ну и что мы имеем? • Когда появятся полные результаты миссии Kepler (а затем и других подобных миссий), придется полностью пересмотреть все наши знания о статистике звездной переменности. • Эра традиционных каталогов переменных звезд близится к концу, хотя имена переменных звезд в системе Аргеландера (вроде RR Лиры) все еще популярны. • Возможный выход – универсальные звездные каталоги, в которых некоторая часть информации будет посвящена сведениям о переменности. • Комиссия 27 «Переменные звезды» Международного астрономического союза 10 лет назад создала рабочую группу для изучения будущего каталогов переменных звезд. Увы, блестящих идей она не выработала – и комиссии этой уже нет. . .

Проект «МАСТЕР» ГАИШ МГУ. Малые телескопы. Транзиенты всех видов и переменные звезды Руководитель проекта «МАСТЕР» проф. В. М. Липунов

Недавнее открытие проекта «МАСТЕР» – затменная звезда с рекордным периодом OT J 095310. 04+335352. 8 (вероятно, 25245 d; прежний рекорд – ε Aur, 9884 d) и огромной амплитудой (почти 5 m) (Д. Денисенко и др. , 2014)

В 2016 г. телескопы сети MASTER на Канарах и в Крыму сумели мгновенно навестись на гамма-всплеск. Результат – открытие поляризации излучения, статья в Nature 2017 г.

Маленькие камеры проекта ASAS-3 на фоне большого телескопа проекта OGLE

Открытие OGLE – совсем новый тип переменных звезд 2017 года. BLAPs (Blue Large Amplitude Pulsators). Очень горячие, с очень короткими периодами, цефеидными кривыми блеска и сравнительно большими (для их периодов) амплитудами. Открыли P. Pietrukowicz и др. , 2017.

Проект ASAS-3 (The All Sky Automated Survey) • Все южное небо, до +30 o на северном • С лета 2000 по 2009 • Система V, CCD 2048 × 2048, поле 8 o. 8 × 8 o. 8, 15. 5˝/pixel • Несколько миллионов звезд V до 15 m. 0 (реально до 14 m. 5) • Тысячи новых переменных звезд

Обзор ASAS-3 и его каталог

Проект NSVS (The Northern Sky Variability Survey) • • Часть проекта ROTSE-I Все северное небо, до – 38 o на южном Апрель 1999 – март 2000 Красная инструментальная система, CCD 2035× 2069, поле 8 o. 2 × 8 o. 2, 14. 4˝/pixel • 14 миллионов звезд, r = 8 m 15 m. 5 • Тысячи новых переменных звезд

Что такое data mining: обзор NSVS в Интернете. Показана кривая блеска красной переменной звезды T Андромеды

Проект Super. WASP – британская программа поиска экзопланет. По установке в обоих полушариях, каждая из 8 малых камер. Тысячи наблюдений каждой звезды, разрешение и предел – примерно как у ASAS и ROTSE. Несмотря на неудобство представления информации, продвинутые пользователи широко используют Super. WASP для data mining. Наблюдения недостаточно очищены от инструментальных эффектов.

С начала 2012 г. открыт доступ к фотометрии обзора неба Catalina (телескопы Шмидта диаметром 50 – 70 см; до конца 2012 г. – северное небо, а затем и южное, кроме полосы Млечного Пути и районов полюсов мира; рабочие звездные величины от 13 до 19)

Новая цефеида, которую в кооперации с астрономами ГАИШ открыл Антон Хруслов, в то время учитель музыки и любитель астрономии (сейчас сотрудник ГАИШ) методами data mining

А. В. Хруслов (ГАИШ) Комплекс метровых телескопов Тянь. Шаньской обсерватории (Казахстан) Новая затменная катаклизмическая переменная GSC 4560 -02157 открыта Хрусловым методом data mining. На Тянь-Шане в 2013 – 2014 гг. Хруслов установил, какой из двух компонентов меняется, и определил природу звезды, а астрономы ГАИШ и САО подтвердили результат спектрально на 6 -м телескопе.

От традиционных наземных методов к новым начало перевода фототеки ГАИШ в цифровую форму

Оцифровка пластинок сохранит их от ЧП, вроде случившегося в Гарвардской обсерватории 18 января 2016 г. Лопнула водопроводная труба высокого давления под обсерваторией. Были затоплены 61000 пластинок, все оставались к этому моменту неоцифрованными. Пострадали компьютеры и сканеры. Идет операция по спасению пластинок; есть надежда избежать больших потерь данных. Цокольный этаж архива фотопластинок Гарвардской обсерватории (январь 2016 г. )

Фототеку ГАИШ основал проф. С. Н. Блажко (1870– 1956) в 1895 г. Шкафы московской фототеки

Д. М. Колесникова и др. (2008, 2010) по сканам поля в 100 кв. градусов, казалось бы, неплохо исследованного и традиционными методами, и в автоматических обзорах, открыли около 500 новых переменных звезд. С тех пор сотни переменных обнаружены по сканам еще нескольких полей. ПЗС-подтверждения открытий по сканам

Рост числа известных переменных типа HADS (Колесникова и др. , 2010) Поиск переменных по сканам пластинок Московской фототеки. В поле 10°x 10° (менее 0. 25% всей площади небесной сферы) с центром у звезды 66 Змееносца найдено 13 звезд типа HADS (High Amplitude Delta Scuti), что соответствует оценке >5000 для всего неба. Число звезд типа δ Щита с амплитудой не менее 0 m. 2 в ОКПЗ – всего 121.

Необычное распределение периодов затменных звезд по тем же сканам Распределение периодов обнаруженных новых затменных переменных звезд существенно сдвинуто к коротким периодам (в скобках – частота в процентах из ОКПЗ): P 0. 2– 0. 4 d 0. 4– 0. 6 d 0. 6– 0. 8 d 0. 8– 1. 0 d >1 d EA EB 13% (1. 7%) 47% (15. 4%) 22% (3. 7%) 22% (17. 8%) 17% (5. 0%) 9% (13. 4%) 61% (89. 2%) 9% (51. 7%) (Колесникова и др. , 2010) EW 50% (47. 8%) 42% (30. 9%) 6% (14. 0%) 2% (5. 5%)

Проблемы классификации переменных звезд на основе обзоров неба • Существующие системы классификация (в том числе принятая в ОКПЗ) далеки от совершенства; • хорошие компьютерные программы для автоматической классификации только начали появляться; • тысячи новых переменных звезд классифицировать «вручную» затруднительно; • зачастую классификация только по кривой блеска невозможна; нужна дополнительная информация о спектральном классе, рентгеновском излучении, изменениях лучевой скорости.

Проблемы классификации переменных звезд Затмения? Пульсации? Вращательная модуляция блеска запятненной звезды? (В. Соловьев, А. Самохвалов, Б. Сатовский, 2011)

ОБЩИЙ КАТАЛОГ ПЕРЕМЕННЫХ ЗВЕЗД: В СССР (РОССИИ) С 1947 г. ПО ПОРУЧЕНИЮ МЕЖДУНАРОДНОГО АСТРОНОМИЧЕСКОГО СОЮЗА П. П. Паренаго (1906 – 1960) Б. В. Кукаркин (1909 – 1977) П. Н. Холопов (1922 – 1988) В ОКПЗ сейчас почти 52000 переменных звезд плюс около 20000 звезд, заподозренных в переменности

Принципы составления ОКПЗ, с позвездным экспертным анализом информации, трудозатратны, и ОКПЗ не успевает за экспоненциальным ростом числа открываемых переменных. Американская ассоциация наблюдателей переменных звезд (AAVSO) учредила Индекс переменных звезд AAVSO с отличной полнотой. На 21 января 2017 г. он содержал 400870 звезды. И его составители начинают ощущать перегруженность. Себастьян Отеро (AAVSO), Аргентина, координатор VSX

Повторю уже звучавший вывод: Возможный выход – универсальные звездные каталоги, в которых некоторая часть информации будет посвящена сведениям о переменности. Коллектив ОКПЗ (фото 2009 г. )

СПАСИБО!