Файл: Явления нестационарности и звездная эволюция..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 110

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

 

 

Х И М И ЧЕС КИ Й

СОСТАВ

О Ё О Л О Ч ЕК

 

 

71

где

индекс

i взят

по

водороду,

%i — энергия

связи,

g — факторы

Гаунта,

Ъ — факторы

Мензела

 

(учиты­

вают

«неравновесность»

распределения по состояниям),

Р ^

1 — факторы

ускользания

квантов

(1—р — мера

самопоглощения),

W

эквивалентные

ширины

линий,'

G >

0 — постоянная

(зависит

от

распределения плот­

ности в оболочке, содержания Не и относительной

про­

тяженности зон стратификации).

При

оценках

Min

 

используется

прием

перехода к пределу серии,

опираю­

щийся на следующие

соображения.

В

случае

уи

О

при

любом неселективном

механизме возбуждения фак­

торы

bt стремятся

к

Ъ == 1,

что присуще континууму

с его равновесным

распределением

частиц

по энергиям.

В оболочках

звезд

 

WR

это стремление

усугубляется

«выравнивающим» действием слабых электронных уда­ ров (Рублев, 1965а; Кастор и Ван Клерком, 1970), благодаря которым равенство Ь = 1 реализуется задолго До границы континуума. Поведение факторов {1 анало­ гично: с продвижением к границе серии сила осциллятора убывает и осуществляется переход к условиям оптически тонкого слоя, когда р = 1. Такое просветление усугуб­ ляется в случае расширения атмосферы с большой ско­

ростью

благодаря дифференциальному

доплер-эффекту.

Таким

образом,

при любом

механизме возбуждения

lim - l.'f г^м — =

1.

Так как G > 0 , то Min (Не/Н) = 1/N;

xi-0 (ЬагвмОнен

 

 

 

 

предельного

пе­

число N получаем путем графического

рехода

по наблюдаемым отношениям W (Н I)/W (Не II)

(рис. 21).

 

 

 

 

 

 

 

Нижние пределы содержания Не у пяти звезд WR

даны в табл. 14.

 

При использовании простой небулярной

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

14

Относительное содержание гелия в атмосферах звезд WR

 

HD

 

191765

192103

192163

192641

193077

Min Не/Н

3,9

3,8

3,5

3,3

4,3

 

Ш п 8(Не)

0,80

0,79

0,78

0,77

0,81

 

6(Не)

0,87:

0,90:

0,85:

0,88:

0,91:

 


72

З В Е З Д Ы ВО Л ЬФ А — РА Й Е

[Гл, 2

модели можно оценить G и найти относительное содержа­

ние ьне! результаты приведены там же.

1943; Зан-

 

Оценки обилия тяжелых элементов (Адлер,

стра и Винен, 1950) опираются па ряд упрощающих

предположений;

результаты здесь пока очень условны.

Интересен вопрос о причинах разделения звезд WR

на две группы.

Преобладает мнение,

что здесь мы имеем

 

 

 

 

дело

с параллельными

 

 

 

 

последовательное т я м и

 

 

 

 

звезд с различным со­

 

 

 

 

держанием

 

С,

N и О.

 

 

 

 

Уже

отмечалось,

что

 

 

 

 

граница между спектра­

 

 

 

 

ми WN и WC не являет­

 

 

 

 

ся резкой; тенденция к

 

 

 

 

разделению на азотную

 

 

 

 

и

углеродную группы

 

 

 

 

проявляется

также

у

 

 

 

 

звезд Of (Свинге и Стру­

 

 

 

 

ве,

 

1941;

Кумайгород-

 

 

 

 

ская, 1964) и ОВ (Вал-

 

 

 

 

борн, 1971). Возможно,

 

 

 

 

что наблюдающееся

де­

 

 

 

 

ление звезд WR вызва­

Рис. 21. К оценке минимального

но не только отличиями

содержания гелия в атмосферах звезд

химического

состава.

WR' тут. _.

 

.

Wj3(HI)

Наиболее

радикальных

R’ 1

gil2

\Ум (Не11)

взглядов придерживает­

(Рублен,

1972 a).

ся Андерхилл (1957а,

 

 

 

 

1958, 1968),

по мнению

которой последовательности не параллельны,

а продолжа­

ют друг друга, причем преобладание линий углеродных ионов в спектрах WC и азотных в спектрах WN связано лишь с различием эффективных температур (принимается, что звездыWC холоднее). У равновесных фотосферных моде­ лей формы непрерывного спектра таковы, что благоприят­ ствуют возбуждению при Teff ss 50000° только углеродных либо (при Те1! ^ 62000° К) только азотных ионов. В этой связи заметим, что по имеющимся оценкам (см. далее) температуры звезд WN и WC в среднем не различаются; о неприложимости равновесных моделей атмосфер к звез­ дам WR уже говорилось.


S 7]

Т Е М П Е РА Т У РЫ О Б О Л О Ч Е К

73

 

§ 7. Температуры оболочек

Сведения о температуре вещества в оболочках звезд WR существенны для понимания механизма их возбуж­ дения.

Аллер (1943) ввел понятие «температур возбуждения» (Тех), которые получались при попарном сравнении интен­ сивностей ярких линий одного и того же иона на основе формулы Больцмана. Так были найдены Тех довольно большого числа звезд (см. также Нейбауэр и Аллер, 1948; Аллер и Фолкнер, 1964); обнаружилась тенденция их роста с потенциалом ионизации, что сочли свидетельст­ вом стратификации излучения. Винен (1950) пытался ис­ пользовать для таких оценок все наблюдаемые линии иона и нашел, что при этом по Не II получаются отрицательные Тех. Здесь не были учтены: межзвездное покраснение, искажающее отношения интенсивностей линий (после его

учета почти

всегда

Тех

становятся отрицательными —

см. Рублев,

1964а);

отклонения от локального термоди­

намического

равновесия

(формула Больцмана для звезд

WR не годится); самопоглощение в линиях.

Баппу (1958) оценивал электронные температуры (Те) в оболочках по отношениям эквивалентных ширин (сле­ довало брать интенсивности) линий С IV, излучаемых при водородоподобных переходах. Влияние отклонений от ЛТР было нейтрализовано тем, что рассматривались переходы с высоких уровней, для которых такие отклоне­ ния уже малы. Межзвездное покраснение не учитыва­ лось. Недавно Баппу и Гэнеш (1968) применили этот ме­

тод к

четырем звездам

WG (попарное сравнение линий

С IV)

и к звезде WN

(сравнение пиккеринговских ли­

ний Не II). Вскоре, однако, выяснилось (Ван Блерком и Кастор, 1969), что в обеих работах допущена ошибка в основной формуле; после ее исправления все Те стано­ вятся отрицательными.

Для оценки температур Те использовался также метод «предельного декремента» (Рублев, 1964а, 1965а, 1972с). Он не требует априорных допущений о механизме засе­ ления уровней и каких-либо модельных расчетов, но сталкивается с иными трудностями: в случае высоко­ температурных объектов предъявляются очень большие требования к точности наблюдательного материала; в


74 З В Е З Д Ы В О Л ЬФ А — РА Й Е [Гл. 2

низкотемпературной области результаты вполне надеж­ ны (Рублев, 1964b, 1970с); в целом ситуация здесь та­ кая же как и при определениях спектрофотометрических температур.

В случае яркой

линии X =

%i]t справедливо:

 

F (Xi) =

lg lk/giAik■KxWx] =

const + Ig

+ 0д{,

где К/, — энергия 1 А истинного

(исправленного за меж­

звездное покраснение) континуума в месте

линии,

0е =

= 5040/7V

При

переходе

к

пределу

серии

(%{->■

—> 0) lg (&,P/ri) —> 0; допускается, что в области малых %, ко­ торые соответствуют еще наблюдающимся линиям, произ­

водная lg (Ьр) мала и стремится к нулю, так что 0 е

можно получить как предельное значение углового коэф­ фициента кривой F (%)•

Результаты оценок Те приведены в табл. 15. Данные Нугиса и Лууда (1971) получены по линиям Не II, для

которых

6;Pftj ж 1. Значения последнего

столбца полу­

чены по

зависимостям Те = Те (Т*) рис.

17 при Г* *

= 80 000° К.

 

Недавно Кастор и Нуссбаумер (1972), построив серию грубых моделей для аппроксимации наблюдаемых интен­

сивностей ярких

УФ-линий С III у

Парусов,

нашли,

в частности, что

в атмосфере звезды

WC 8 Те ~

20—25

тыс. градусов. Черепащук и Халиуллин (1972с), анали­

зируя затмение в континууме V

444 Лебедя, получили,

что у звезды WN6 должно быть

Те <

50 тыс. градусов.

Косвенным

подтверждением того, что

температуры

Те

 

 

 

 

Т а б л и ц а

15

Электронные температуры в атмосферах звезд WR

 

 

Но линиям Не II

 

 

 

HD

 

 

 

По зависимостям

 

 

Нугис и

Те (Т*)

 

Рублев, 1964а

 

 

Рублев, 1972с Лууд, 1971

 

191 765

25 000°

25 000°

35 000°

28000°

 

192 103

20 300

25 000

38000

 

192 163

24 000

31 100

55 000

29 000

 

192 641

19 000

____

33 000

 

193 077

26 800

 

193 928

 

 

 

30000

 


S 8)

«ЗА Н С ТРО В СКИ Е » Т ЕМ П ЕРА Т У РЫ Я Д Е Р

75

звезд WR не слишком высоки, является отсутствие у них запрещенных линий: согласно расчетам Канно и др. (1958), заметная интенсивность линий [О III] и [N V] получается здесь лишь при Те ^ 40 000°. Таким образом, можно считать, что у звезд WR электронные температуры атмосфер лежат в пределах от ~ 20 до ~ 50 тыс. градусов.

§ 8. «Занстровские» температуры ядер

Степень возбуждения в атмосферах WR очень высока: видны линии ионов с потенциалами — 100 эв, что может быть связано с высокой температурой ионизующего из­ лучения.

К звездам WR неоднократно применялся «метод во­ дорода», разработанный Занстра для ядер планетарных туманностей (см. Амбарцумян, 1932; Билс, 1934; Ворон­ цов-Вельяминов, 1946, и др.). Оценка температуры ос­ нована здесь на допущении, что яркие линии возникают при переработке Ьс-континуума ядра. В атмосферах звезд WR условия отличаются от небулярных, в связи с чем требуются специфические модификации (см. Соболев, 1947, 1952; Рублев, 1964с; 1965а; 1972d).

В принципе такая методика сводится к сопоставлению числа переходов в яркой линии с числом Ьс-квантов «ядра», поглощенных в «оболочке»— и к последующему сравнению энергий, наблюденных в данной линии и в близлежащем континууме ядра. Сравнение числа кван­

тов,

посылаемых ядром в видимой области

и за границей

главной серии

позволяет оценить его

температуру.

В

отличие от

туманностей, в атмосферах звезд WR:

возможны ионизации из возбужденных состояний, так

что

число переработанных Ьс-квантов ядра может ока­

заться меньше общего числа фотоионизаций (и рекомби­ наций) в атмосфере;

оценка той доли общего числа рекомбинаций, которая соответствует числу переходов в линии, затруднительна (распределение атомов по состояниям не известно);

в связи с самопоглощением нарушается пропорцио­ нальность между числом переходов и интенсивностью линии;

на континуум ядра в видимой области накладывается непрерывное излучение оболочки.