Файл: Гурзадян, Г. А. Вспыхивающие звезды.pdf

Г л а в а X

ЗВЕЗДЫ ТИПА Т ТЕЛЬЦА

§ 1. Вспышки звезд типа Т Тельца

В декабре 1953 г. Аро обнаружил вспышку с амплиту­ дой Гп,5 у одной слабой звезды неизвестного спектрально­ го класса (в звездной ассоциации Ориона), полупившей

вда льнейшем название VY Ori (=Наго 18 = Brun 112)

[12].Спустя ровно два года он же зарегистрировал вторую вспышку этой звезды, но на этот раз с амплитудой больше

2,п,0. К тому времени Хербиг полупил ее спектрограмму с помощью щелевого спектрографа Ликской обсерватории; объект оказался звездой типа Т Тельца, припем с опень сильным ультрафиолетовым эксцессом и интенсивными эмиссионными линиями [122]. Так впервые была доказана возможность вспышки у звезд типа Т Тельца — объектов, по крайней мере на два порядка моложе представителей

в списке вспыхивающих звезд. По данным Аро [16], из 176 вспыхивающих звезд в Орионе 34, т. е. около 20%, являются в то же время объектами с Н „-эмиссией. Это следует спитать нижним пределом, поскольку заклюнение о присутствии или отсутствии Н „-эмиссии делается на основе спектрограмм, полуненных с помощью объектив­ ной призмы. Из-за слабости звезд с Н „-эмиссией опень редко удается полупить их щелевые спектрограммы, поэто­ му утверждать, пто все они являются звездами типа Т Тель­ ца, трудно. Тем не менее подавляющее их колинество все-таки может быть объектами типа Т Тельца.

Основное знапеиие этого открытия — вспышек звезд типа Т Тельца — заклгонается в том, пто этим сильно расширяется сфера знанимости самого явления вспышек.

212 ГЛ. X. ЗВЕЗДЫ ТИПА Т ТЕЛЬЦА

До этого было известно, что вспышка присуща группе звезд, разбросанных в окрестностях Солнца п возраст которых порядка ІО8 лет. Теперь в это явление вовлека­ ются звезды, находящиеся в самой ранней фазе своего образования н формирования. Если до этого явление вспышки представлялось нам как одна из форм проявле­ ния нестационарностп звезды, то теперь оно становится как будто необходимым фактором в процессе ее образова­ ния и формирования.

Характеристики самой вспышки в случае звезд тина Т Тельца не отличаются от того, что мы обычно наблю­

вызвана лн вспышка у обычных вспыхивающих звезд,— с одной стороны, п выделение непрерывной эмиссии у звезд типа Т Тельца,— с другой, одним и тем же механизмом генерации энергии нетепловой природы в атмосферах звезд.

На основе анализа и сопоставления имеющихся наблю­ дательных данных, В. А. Амбарцумян приходит к заклю­ чению об идентичности явления выделения дополнитель­ ной эпергии у двух, па первый взгляд разных по своей природе, объектов, какими являются звезды типа Т Тель­ ца п UV Cet [23, 24]. Однако, в отличие от звезд UV Cet, у которых выделение дополнительного излучения носит импульсивный характер и но сопровождается заметными изменениями в фотосфериых слоях звезды, у звезд типа Т Тельца, наоборот, выделение непрерывной эмиссии носит более или менее устойчивый характер и сопровож­ дается некоторым изменением эффективной температуры звезды, влекущим за собой изменение интенсивности излу­ чения теплового происхождения. Это отличие В. А. Ам­ барцумян объясняет тем, что освобождение виутризвездной энергии происходит в различных слоях фотосферы звезды. Если этот процесс будет идти в глубинных слоях фотосферы, то изменения яркости будут менее резкими и, наоборот, если освобождение энергии происходит над фотосферными слоями, то изменение яркости будет более резким и будет сопровождаться усилением непрерывной эмиссии.

С позиции гипотезы быстрых электронов, однако, не обязательна, чтобы выделение дополнительной энергии

у звезд типа Т Тельца происходило в разных слоях фото­ сферы. Нагрев фотосферы в этом случае может иметь место и извне, под действием падающего на нее излучения комптоиовского происхождения. Общая картина при этом представляется в следующем виде.

Мы полагаем, что над фотосферой звезды типа Т Тельца существует оболочка, состоящая из быстрых электронов и быстрых протонов. Оболочка постепенно обновляется новыми порциями быстрых электронов, выделяющимися из вещества, выброшенного из недр звезды. В отличие от обычных вспыхивающих звезд, у которых вынос этого вещества носит импульсивный характер, у звезд типа Т Тельца этот процесс протекает более или менее постоян­ ным темпом в течение всего периода нахождения звезды в состоянии Т Тельца; получается нечто вроде «стационар­ ной нестацнонарности». В тех случаях, когда меняется темп выноса внутризвездиого вещества в наружные обла­ сти звезды, меняется также мощность дополнительного излучения нетепловой природы и степень нагрева фото­ сферы.

Таким образом, согласно предложенной схеме, звезды типа Т Тельца представляют собой п е р м а н е н т и о вспыхивающие звезды с более или менее постоянной средней мощностью вспышки, характеризующейся, попрежнему, эффективной оптической толщей т окружаю­ щей ее электронной оболочки для процессов томсоновского рассеяния. Любые колебания в величине т вызывают соответствующие колебания в общем генерирующем ко­ личестве энергии комптоиовского происхождения. При этом часть излучения, направленная в сторону наблюда­ теля, будет воспринята как непрерывная эмиссия нетепло­ вой природы, а остальная часть, направленная в сторону звезды и поглощаемая ее хромосферой и фотосферой, будет переизлучаться в форме тепловой энергии.

Требование освобождения внутрнзвездной энергии в надфотосферных областях в форме перманентной вспыш­ ки диктуется еще и тем, что в этом случае должен сущест­ вовать более или менее постоянно действующий источник ионизующего водород излучения, объясняющий присут­ ствие эмиссионных линий в спектрах звезд типа Т Тельца. Иначе, в случае выделения дополнительной энергии в глубинных слоях фотосферы, трудно будет понять, каким

214 ГЛ. X. ЗВЕЗДЫ ТИПА Т ТЕЛЬЦА

образом ионизующее излучение может добраться до хромо­ сферы звезды. На это обстоятельство следует обратить особое внимание.

Все это, ц прежде всего справедливость применения гипотезы быстрых электронов для объяснения наблюдае­ мого ультрафиолетового эксцесса звезд типа Т Тельца в нормальных условиях, т. е. в условиях «стационарной нестационарное™), следует еще доказать. Это будет сде­ лано в последующих параграфах, в первую очередь на основе анализа колориметрических данных.

§ 2. Основные свойства звезд типа Т Тельца

Подробное описание свойств звезд типа Т Тельца при­ ведено в обстоятельном обзоре Хербига [123]. Здесь же мы ограничимся перечислением наиболее важных особен­ ностей этих объектов. Вопрос о принадлежности той пли иной звезды к типу Т Тельца в конечном счете явля­ ется предметом спектроскопического исследования. По­ этому в дальнейшем на спектроскопические критерии будет обращено особое внимание.

1. Звезды типа Т Тельца являются неправильными переменными. Колебания блеска, как быстрые, так и мед­ ленные, совершенно нерегулярны. В отдельных случаях имеются признаки кое-какой цикличности в колебании блеска с периодом до нескольких суток (RW Aur, S СгА, RU Lup). Но имеющиеся фотометрические данные недоста­ точно обширны и однородны, чтобы можно было сделать из них окончательные выводы. Установлены, однако, закономерности иного характера. Так, например, в одном случае переменная бывает часто ярче, чем слабее (класс I по Паренаго [124]), в другом, наоборот, переменная часто слабее, чем ярче (класс III). Иногда переменная обычно имеет среднюю яркость (класс II) и, наконец, существуют переменные (класс IV), не показывающие никаких признаков принадлежности пи к одному из этих классов.

2. Звезды типа Т Тельца принадлежат к спектральным классам F8—М2. Подкласс более поздний, чем М2, вероят­ но существует, но получение щелевых спектрограмм таких звезд очень затруднено из-за их слабости.

3.Абсолютные величины звезд типа Т Тельца указы­ вают на их принадлежность к нормальным звездам. Однако классификация их светимости требует дальней­ шего изучения.

4.Линин водорода и липни Н и К ионизованного каль­ ция присутствуют в эмиссии. Эмиссионный спектр очень напоминает спектр вспышки.

5.Присутствуют флуоресцентные эмиссионные линии

линиями после л и н и й водорода и Ca II.

6. Обычно, но не всегда, присутствуют запрещенные линии А 4068 [S II] и 4076 [S II]. Часто обнаруживаются также линии АА 6717 [S II], 6731 [S II], реже А 6300 [О I] и А 6363 [О I]. Линии Fe II либо очень слабые либо отсутст­ вуют совсем.

7. Иногда у звезд типа Т Тельца поздних классов присутствуют эмиссионные линии Не I, очень редко — линии Не II.

8. Случай, когда в спектре звезды присутствует силь­ ная линия А 6707 Li I в поглощении, может стать другим

ный спектр, который может либо совершенно не иметь линий поглощения (чистый континуум с одной или двумя депрессиями, характерными для звезд поздних классов), либо же быть нормальным, с линиями поглощения, соот­ ветствующими поздним подклассам F, классам G и К или ранним подклассам М. Отсутствие линий поглощения, обычно наблюдающееся у звезд с сильными эмиссионными линиями, является следствием сглаживающего эффекта

с подклассами позднее М2—М3 нельзя считать оконча­ тельно установленным.

Звезды со спектральными характеристиками Т Тельца очень часто находятся внутри маленьких газово-пылевых

наличию связи звезды с туманностью еще нельзя сказать, что она принадлежит к типу Т Тельца.

Самым интересным и, может быть, самым характерным свойством звезд типа Т Тельца являются необычайно боль­ шие инфракрасные эксцессы в их излучении. Это свой­ ство было открыто Мендозой [125] в результате UBVRILKM фотометрии звезд типа Т Тельца. При этом было установ­ лено [125-127]:

а) ультрафиолетовый эксцесс существует у всех звезд, но он очень велик у звезд поздних типов. Например, для

Таким образом, звезды типа Т Тельца являются «нор­ мальными» только в визуальной области спектра. G пере­ ходом в область очень коротких н очень длинных волн излучение становится «ненормальным» — наблюдаемые по­ токи излучения значительно превышают уровни, обычные для звезд данной температуры [128, 129].

§ 3. Звезды типа Т Тельца на теоретической диаграмме

Большинство звезд типа Т Тельца обладает ультра­ фиолетовым эксцессом и, в силу этого, они располагаются выше и правее от главной последовательности на диаграм­ ме U — В ~ В — V. В некоторых случаях их «удален­ ность» от главной последовательности доходит до 1,5—2т . Между тем в случае, например, гипотезы горячего газа максимальная теоретическая «удаленность» звезды от глав­ ной последовательности едва составляет одну звездную величину. При таких условиях сопоставление наблюдаемых цветов звезд типа Т Тельца с теоретической диаграммой

U — В ~ В — V, построенной на основе гипотезы быст­ рых электронов, мо:кет представить определенный интерес.

Наиболее надежные и достаточно однородные данные о цветах звезд типа Т Тельца и сходных объектов собраны

В-Ѵ

Рнс. 71. Звезды типа Т Тельца на теоретической диаграмме

U — В ~ В — V.

Уолкером [131] для очень молодого скопления NGC 2264 и Смаком [133] для скопления Тельца. Их данные нанесе­ ны на теоретическую диаграмму U — В ~ В — V (рис. 71), соответствующую гипотезе быстрых электронов. Заметим' что кривая для подкласса МО совпадает с предельной кри­ вой зависимости U — В — В — V, выведенной для случая горячего газа. Характерно, что подавляющее большинство представленных на рис. 71 звезд оказалось вне этого

218 г л . X. ЗВЕЗДЫ ТИПА Т ТЕЛЬЦА

предела. Одновременно все они свободно располагаются

ния членов другого молодого скопления — NGC 65S0 [132]. Однако доля сравнительно активных в ультрафиоле­

на рис. 72 для звезды Т Таи. Здесь изображена часть диаграммы U — В ~ В — V, а наблюдательные данные взяты из [134] и [133]. То же самое сделано в отношении звезды RW Аиг — типичной звезды Т Тельца. Данные

рисунках они расположены в пределах кривых, соответст­ вующих подклассам Мб—М5 (см. рис. 71) или МО—К5 (рис. 72). Противоречия, однако, здесь нет. Дело в том, что определение спектрального класса звезды типа Т Тель­ ца осуществляется, как правило, по линиям поглощения, а не по цвету, т. е. не по распределению энергии в непре­ рывном спектре, так как оно сильно искажено дополнитель­ ным излучением. Между тем цвет этих звезд соответствует более раннему спектральному классу.

Во всех приведенных выше случаях звезды типа Т Тель­ ца расположены на цветовой диаграмме там, где обычно появляются вспыхивающие звезды типа UV Cet в момент вспышки. Отсюда можно сделать вывод об общности природы дополнительного излучения у звезд типа Т Тель­ ца и вспыхивающих звезд. Если иметь в виду большой вес цветовых характеристик в подобных случаях, сделан­ ный вывод приобретает особое значение.

В невозмущенном состоянии вспыхивающие звезды обычно расположены около нижней ветви главной после­ довательности. И только во время вспышки они поднима­ ются кверху от этой ветви. Между тем звезды Т Тельца «живут» на верхней части диаграммы постоянно. Иначе