Pulz áló vörös óriáscsillagok fényváltozásának idő-frekvencia analízise
description
Transcript of Pulz áló vörös óriáscsillagok fényváltozásának idő-frekvencia analízise
Pulzáló vörös óriáscsillagok fényváltozásának idő-frekvencia analízise
Szerző: Bebesi Zsófia
Témavezető: Dr. Szatmáry Károly
SZTE
2003
Előadásvázlat
• Idő-frekvencia módszerek matematikai hátterének ismertetése
• TiFrAn
• A TiFrAn tesztelése szimulált adatsorokon
• Az AGB csillagok bemutatása
• A TiFrAn alkalmazásai valódi idősorok esetében:
24 hosszú periódusú, pulzáló vörös óriáscsillag vizuális észlelései.
• Összefoglalás
Stacionárius jelek Fourier-transzformációIdőben változó spektrális komponensek Idő-frekvencia eloszlások
Gábor-transzformáció:
Wavelet-transzformáció:
Idő-frekvencia módszerek
• Az analizáló (mother-) wavelet karakterisztikus szélessége fordítottan arányos az f próbafrekvenciával.
Az idő-frekvencia sík lefedése a Gábor- és a Wavelet-transzformációk bázisfüggvényeivel:
• STFT: az ablakszélesség minden frekvencián azonos• Wavelet: az ablakszélesség a frekvenciával skálázódik.
Általánosított idő-frekvencia eloszlásfüggvény (Cohen, 1966):
Wigner
Choi-Williams
Zhao-Atlas-Marks
Különböző tulajdonságú magfüggvények definiálhatók:
TiFrAn
Nem egyenletes mintavételezés (szakadás, űrök az adatsorban)
WAVL STFT CWD
ZAM WD PWD
Folyamatos periódusváltozás
WAVL STFT CWD
ZAM WD PWD
Random periódusváltozás
WAVL STFT CWD
ZAM WD PWD
Módusváltás
WAVL STFT CWD
ZAM WD PWD
Az Aszimptotikus Óriáság (AGB) csillagai
• Fényváltozás RADIÁLIS PULZÁCIÓ
• Kiterjedt burok vörös szín, alacsony Teff
(2500 - 3500 K)
• Kettős energiatermelés: a magot körülvevő H- és He-héjakban
• Alacsony felszíni gravitáció + pulzáció lökéshullámai: tömegvesztés (esetenként cirkumsztelláris anyag)
• Termális pulzusok, He-héj fellobbanások (Mirák) periódus- és luminizitásváltozás
Jellegzetes típusok:
• Félszabályos (SR)
• Mira
• RV Tauri
• 24 hosszú periódusú változó vizuális észleléseinek elemzése.
- 2 RV Tauri,
- 10 félszabályos,
- 12 Mira típusú csillag.
A TiFrAn csillagászati alkalmazásai
• Az adatsorok 3 nemzetközi publikus (AFOEV, VSOLJ, VSNET) és egy közvetett forrásból (AAVSO) származnak.
• A TiFrAn alkalmazása során ekvidisztáns idősorokra van szükség.
R Sct
WAVL
CWD
ZAM
RV Tauri típusú változók
RX UMa (SRb)
Amplitúdómoduláció: • 2 közeli frekvencia: f0 = 0.005 c/d f1 = 0.005288 c/d lebegés
Félszabályos változócsillagok
WAVL
CWD
ZAM
RY UMa (SRb)
• Hosszú periódusú amplitúdómoduláció változó átlagfényesség és amplitúdó Blazskó-effektus-szerű• Lapultság feltételezhető a rotáció hatásai megjelennek a fénygörbén
WAVL
CWD
ZAM
V Boo (SRa)
• Régóta tartó amplitúdócsökkenés konstans átlagfényesség és periódus mellett Lehetséges ok: csillapítás az ionizációs zónában
WAVL
CWD
ZAM
V CVn (SRa)
• Lebegés: f0 = 0.00515 c/d f1 = 0.0053 c/d A komponensek amplitúdói elég különbözőek: a jelenség nem látszik tisztán.
WAVL
CWD
ZAM
R Aql
WAVL
CWD
Mira típusú változócsillagok Folyamatos periódusváltozás He-héj fellobbanás Luminozitásváltozás periódusváltozásParabolikus O-C diagramok (egyenletes növekedés, vagy csökkenés) esetén.
S Ori
WAVL
CWD
T UMi
WAVL
CWD
Y Per
• Széngazdag• Hirtelen (400 nap alatt!) amplitúdó- csökkenés A periódus (256 nap) azóta a felére (127 nap) csökkent. Rezonancia?
Elvileg a konvekció is átrendezheti a csomófelületeket.
WAVL
CWD
ZAM
• Dolgozatomban a napjainkban egyre szélesebb körben ismertté és alkalmazottá váló idő-frekvencia módszerek egyik csillagászati alkalmazását mutattam be.
• Célom az egyes módszerek hatékonyságának feltérképezése, és általános jellemzőik vizsgálata volt a különféle időbeli lefutású és spektrális tulajdonságokkal rendelkező adatsorokra vonatkozóan.
• Munkám során az MTA KTM CSKI munkatársai (Kolláth Zoltán, Csubry Zoltán) által kifejlesztett szoftvert, a TiFrAn-t használtam.
• Rövid áttekintést adtam az idő-frekvencia módszerek matematikai alapjairól különös tekintettel a TiFrAn-nal kiszámítható eloszlásfüggvények fontosabb tulajdonságaira.
• Az egyes módszereknek a periódusanalízis során mutatott hatékonyságát 14 szimulált adatsoron teszteltem (ezek közül az előadás kereteiben 4-et mutattam be).
• Valódi égitestek esetében a TiFrAn-nal 24 hosszú periódusú változócsillag vizuális fényességadatait elemeztem, melyeket nemzetközi adatbázisokból (AFOEV, VSOLJ, VSNET, AAVSO) gyűjtöttem össze.
• A vizsgált égitestek a HRD Aszimptotikus Óriáságán elhelyezkedő, a csillagfejlődés egyik legvégső stádiumában tartózkodó, radiálisan pulzáló vörös változók (SR, Mira, RV Tauri).
• Pulzációjukban feltehetőleg többnyire jellegzetes evolúciós hatások (tömegvesztés, konvekciós átrendeződés, He-héj fellobbanások, rezonanciák) állnak, melyek minél szélesebb körű feltérképezése az asztrofizika fontos feladatainak egyike.
• A kiválasztott csillagok észlelt rezgési sajátosságait - a rendelkezésre álló szakirodalmi forrásokra támaszkodva - külön-külön vizsgáltam, keresve a folyamatok hátterében húzódó fizikai okokat.
Összefoglalás
• Néhány Mira típusú csillag az utóbbi időszakban folyamatos periódusváltozást mutatott, melyet feltehetőleg a magot körülvevő He-héj nukleáris fellobbanása (Wood & Zarro, 1981) váltott ki.
• Erre a jelenségre vonatkozóan a korábbi eredményekből TDK-dolgozat (Bebesi, 2002), valamint a T UMi drasztikus perióduscsökkenésének elemzésére A&A publikáció (Szatmáry, Kiss & Bebesi, 2003) is született.