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. 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

3. 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.

4. Általánosított idő-frekvencia eloszlásfüggvény (Cohen, 1966): Különböző tulajdonságú magfüggvények definiálhatók:

5. TiFrAn

6. Nem egyenletes mintavételezés (szakadás, űrök az adatsorban) CWD WAVL STFT ZAM PWD WD

7. Folyamatos periódusváltozás STFT CWD WAVL ZAM PWD WD

8. Random periódusváltozás STFT WAVL CWD ZAM PWD WD

9. Módusváltás WAVL STFT CWD ZAM PWD WD

10. 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

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

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

13. R Sct RV Tauri típusú változók WAVL CWD ZAM

14. Félszabályos változócsillagok RX UMa (SRb) • Amplitúdómoduláció: • 2 közeli frekvencia: f0 = 0.005 c/d • f1 = 0.005288 c/d •  lebegés WAVL CWD ZAM

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

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

17. 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

18. Folyamatos periódusváltozás He-héj fellobbanás Luminozitásváltozás  periódusváltozás Parabolikus O-C diagramok (egyenletes növekedés, vagy csökkenés) esetén. Mira típusú változócsillagok R Aql WAVL CWD

19. S Ori WAVL CWD

20. T UMi WAVL CWD

21. Y Per WAVL • 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. CWD ZAM

22. Összefoglalás • 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.

23. 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.