Pulz áló vörös óriáscsillagok fényváltozásának idő-frekvencia analízise

1. Pulzáló vörös óriáscsillagok fényváltozásának idő-frekvencia analízise Szerző: Bebesi Zsófia Témavezető: Dr. Szatmáry Károly SZTE 2003

2. Idő-frekvencia módszerek Stacionárius jelek Fourier-transzformáció Időben változó spektrális komponensek  Idő-frekvencia eloszlások Gábor-transzformáció: Wavelet-transzformáció: • 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.

3. Marginálisok: Matematikai kikötések arra vonatkozóan, hogy a meghatározandó eloszlásfüggvény idő- és frekvenciaegységre eső intenzitást reprezentáljon. Normálás: Pillanatnyi energia: Energiasűrűség-spektrum: Az s(t) jel teljes energiája Általánosított idő-frekvencia eloszlásfüggvény (Cohen, 1966): Különböző tulajdonságú magfüggvények definiálhatók:

4. TiFrAn

5. Nem egyenletes mintavételezés (szakadás, űrök az adatsorban)

6. Folyamatos periódusváltozás

7. Random periódusváltozás

8. Módusváltás

9. Az Aszimptotikus Óriáság (AGB) csillagai • Fényváltozás RADIÁLIS PULZÁCIÓ • Kiterjedtburok  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

10. A TiFrAn csillagászati alkalmazásai • 24 hosszú periódusú változó vizuális észleléseinek elemzése. - 2 RV Tauri, - 10 félszabályos, - 12 Mira típusú csillag.

11. Az adatsorok 3 nemzetközi publikus (AFOEV, VSOLJ, VSNET) és egy közvetett forrásból (AAVSO) származnak. • A TiFrAn alkalmazása során ekvidisztáns idősorokra van szükség.

12. AC Her RV Tauri típusú változók • Pulzáció lökéshullámai + tömegvesztés  cirkumsztelláris anyagfelhő • Többmódusú pulzáció • Kaotikus megnyilvánulások • Közvetlen átmenet a fehér törpe állapotok felé?

13. Wavelet, =2.2 ZAM, =1.0 STFT, =0.45 WD, =0.1 CWD, =0.5 PWD, =0.5

14. R Sct

15. RS Cyg (SRb) Félszabályos változócsillagok • Széngazdagcsillag • Infravörös többletsugárzás • O-gazdag szilikátok alkotta porfelhők

16. RX UMa (SRb) • Amplitúdómoduláció: • 2 közeli frekvencia: f0 = 0.005 c/d • f1 = 0.005288 c/d •  lebegés

17. RY UMa (SRb) • Hosszú periódusú amplitúdómoduláció • változó átlagfényesség és amplitúdó • Blazskó-effektus-szerű • Lapultság feltételezhető  a rotáció hatásai • megjelennek a fénygörbén

18. V Boo (SRa) • Régóta tartó amplitúdócsökkenés konstans • átlagfényesség és periódus mellett •  Lehetséges ok: csillapítás az ionizációs • zónában

19. V CVn (SRa) • Lebegés: f0 = 0.00515 c/d • f1 = 0.0053 c/d • A komponensek amplitúdói elég különbözőek: • a jelenség nem látszik tisztán.

20. Folyamatos periódusváltozás He-héj fellobbanás (Wood & Zarro, 1981) : Luminozitásváltozás  periódusváltozás Parabolikus O-C diagramok (egyenletes növekedés, vagy csökkenés) esetén. Mira típusú változócsillagok BH Cru

21. R Aql

22. R Hya

23. S Ori

24. T UMi

25. W Dra

26. 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.

27. Összefoglalás • Dolgozatomban a napjainkban egyre szélesebb körben ismertté és alkalmazottá váló idő-frekvencia módszerek egyik csillagászati alkalmazását mutattam be. • 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 5-öt 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. • Az észlelt rezgési sajátosságokat - a rendelkezésre álló szakirodalmi forrásokra támaszkodva - az egyes objektumok esetében külön-külön vizsgáltam, keresve a folyamatok hátterében húzódó fizikai okokat.

28. 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.