Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ І.І. МЕЧНИКОВА

АБСОЛЮТНА СПЕКТРОФОТОМЕТРІЯ СТАНДАРТНИХ ЗІР

ПРОМІЖНОЇ ЯСКРАВОСТІ В ДІАПАЗОНІ 3200-7900 ЕЕ

01.03.02 - астрофізика, радіоастрономія

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук

ГУЗІЙ СЕРГІЙ СЕРГІЙОВИЧ

Одеса 2001

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Кримській астрофізичній обсерваторії.

Науковий керівник: кандидат фізико-математичних наук, Бурнашев Владислав Іванович, Кримська астрофізична обсерваторія, старший науковий співробітник.

Офіційні опоненти:

доктор фізико-математичних наук, професор, Комаров Микола Сергійович,

Астрономічна обсерваторія Одеського національного університету ім. І.І. Мечникова, завідувач відділом;

кандидат фізико-математичних наук, доцент, Цимбал Вадим Вячеславович, Таврійський національний університет ім. В.І. Вернадського, кафедра астрономії та методики фізики.

Провідна установа:

Головна астрономічна обсерваторія Національної Академії наук України, м. Київ.

Захист відбудеться 12.10.2001 р. о 14 годині на засіданні Спеціалізованої вченої ради К41.051.04 при Одеському національному університеті імені І.І. Мечникова за адресою:

65000, м. Одеса, вул. Дворянська, 2

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Одеського національного університету

за адресою: 65000, м. Одеса, вул. Преображенська, 24.

Автореферат розісланий 11.09.2001 р.

Вчений секретар Каім С. Д.

Спеціалізованої вченої ради

доктор фіз. - мат. наук, доцент

Загальна характеристика роботи

Вступ

Дослідження розподілу енергії в спектрах небесних об'єктів (зір, галактик, планет і т.д.) продовжує залишатися однією з важливих і актуальних задач сучасної практичної астрофізики. Використовуючи розподіл енергії і залучаючи теорію зоряних атмосфер, можна визначити ефективні температури, прискорення сили тяжіння, хімічний склад для великого числа зір. Рішення практичних задач: стандартизації спостережень комет, планет, нічного неба, аналіз кривої міжзоряного поглинання світла, автоматичної астронавігації і визначення параметрів земної атмосфери методами зоряної спектроскопії - все це вимагає надійних даних про розподіл енергії в спектрах великого числа зір різних спектральних класів та світності в широкому діапазоні зоряних величин. Необхідно зазначити, що спектрофотометричні дослідження зір є складними і трудомісткими, оскільки вимагають значних витрат спостережувального часу в місцях з хорошими атмосферними умовами.

Зрозуміло, що при такому різноплановому застосуванні спектрофотометричних даних особлива увага приділяється спостереженню стаціонарних зір, які мають стабільні оптичні характеристики і спектри яких можна використати для стандартизації спостережень.

Актуальність теми. Однією з фундаментальних задач сучасної астрофізики є створення широкої мережі зір-стандартів, рівномірно розподілених по всій небесній сфері. Розширення списку вторинних стандартів особливо необхідне і з точки зору забезпечення стандартами, доступними для спостереження протягом усього року.

При створенні спектрофотометричних зоряних каталогів застосовується метод відносної спектрофотометрії, коли спектри зір, що досліджуються, порівнюються зі спектром зорі-стандарту. Ці стандарти поділяють на два види - первинні і вторинні. Первинні стандарти отримують при безпосередньому порівнянні їх спектрів зі спектром лабораторної моделі абсолютно чорного тіла, а вторинні - шляхом відносних спостережень з первинними. Робота по побудові мережі первинних і вторинних спектрофотометричних стандартів вимагає ретельного підбору кандидатів в зорі-стандарти, проведення великого числа високоточних спостережень і, крім того, постійного вдосконалення апаратури і методики спостережень, перевірки і уточнення даних для стандартів, що вже є.

У теперішній час є досить широка мережа яскравих (1m - 6m) вторинних стандартів з достатньо добре вивченим розподілом енергії в області спектра 3000 - 10000 ЕЕ, яка охоплює зорі різних спектральних класів від O до М. Крім того, є також більш слабкі стандарти (12m - 14m), які використовуються для спостережень з телескопами великих діаметрів. Прив'язка спостережень слабких зір до "яскравих" стандартів обмежується динамічним діапазоном фотоприймальної апаратури, що застосовується. Це робить практично неможливим порівняння з необхідною точністю об'єктів випромінювання з різницею в яскравості більше за 5m. Виходячи з цього, назріла проблема створення сітки стандартів проміжної (5m - 9m) і малої яскравості (10m-13m).

До теперішнього часу досить мало слабких спектрофотометричних стандартів, які досить добре вивчені. Справа в тому, що при спостереженні слабких зір виникає велике число різних помилок, які ускладнюють отримання надійних результатів. Ця область абсолютної зоряної спектрофотометрії знаходиться ще тільки на початку свого шляху, тобто йде накопичення результатів.

Іншою актуальною задачею сучасної астрофізики є спостереження зір пізніх спектральних класів - F, G, K, M, спектри яких містять безліч атомних і молекулярних ліній. Це дає можливість дослідити структуру і фізико-хімічні параметри атмосфер зір і дозволяє визначати вміст деяких хімічних елементів та їх ізотопів в атмосферах цих об'єктів, а також визначити їх основні фізичні характеристики. Вивчення зір пізніх спектральних класів може пролити світло на багато проблем еволюції зір на пізній стадії, зокрема, сприяти розв'язанню питань про механізм утворення хімічних елементів, про збагачення атмосфер важкими і легкими елементами, про поширеність хімічних елементів в Галактиці, про можливі ядерні процеси в атмосферах зір. Саме спектрофотометричні спостереження зір пізніх спектральних класів дозволяють уточнити діаграми, за якими можна визначати міжзоряне почервоніння, а потім, ввівши поправки до їх індексів, по двохіндексним діаграмам визначити основні фізичні характеристики: температуру, світність та хімічний склад зоряних атмосфер.

Виходячи з вищевикладеного, була визначена тема дослідження: “Абсолютна спектрофотометрія стандартних зір проміжної яскравості в діапазоні 3200-7900 ЕЕ”.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Роботи, що проводяться по дисертаційній тематиці виконувалися відповідно до наукових планів Кримської астрофізичної обсерваторії (КрАО), у який спектрофотометричні спостереження зір проводяться біля 30 років. Ця тематика відноситься до розряду основних тем, що виконуються в лабораторії фізики зір та галактик КрАО. Дисертаційна робота виконана відповідно до наукових планів Кримської астрофізичної обсерваторії по темі 1.8.5.2.1 “Фізика одиночних змінних і тісних подвійних систем”, № 01.87.0003062 (проект “Станспектр”), у рамках проектів, що виконуються в лабораторії фізики зір та галактик. Результати робіт були викладені в щорічних звітах по виконанню планів науково-дослідних робіт.

Мета та задачі досліджень. Метою даної роботи є отримання абсолютизованих розподілів енергії в спектрах ранніх (A-B) зір-проміжних спектрофотометричних стандартів і зір пізніх (F-K) спектральних класів в діапазоні 3200-7900 ЕЕ зі спектральним розділенням не гірше за 30 Е.

При цьому вирішувалися наступні конкретні задачі:

1. Відбір зір, придатних для використання як проміжні (5m-9m) вторинні стандарти. Проведення їх спектрофотометричних і фотометричних спостережень.

2. Відбір зір пізніх спектральних класів, придатних для використання як стандарти хімічного складу, і дослідження на більш точному інструментальному рівні розподілу енергії в їх спектрах.

3. Установка і налагодження нового автоматизованого зоряного спектрофотометра з цифровою системою реєстрації, що працює під управлінням персонального комп'ютера типу IBM PC AT/XT, який призначений для проведення спостережень в області 3000 - 8000 ЕЕ з кроком сканування біля 10 Е.

4. Розробка методики спостережень і програмного забезпечення для управління автоматизованим спектрофотометричним комплексом і автоматизованим електрофотометром.

5. Розробка методики і програмного забезпечення введення і попередньої обробки спектрофотометричних даних із застосуванням дігітайзера (пристрою введення графічної інформації в комп'ютер) для спектрограм, отриманих при реєстрації на самописець.

6. Удосконалення методики попередньої обробки результатів спостережень, отриманих на автоматизованому спектрофотометричному комплексі, і розробка пакету відповідних програм.

Об'єктом досліджень є зорі - стандарти проміжної яскравості (5m-9m) ранніх (A-B) спектральних класів і зорі - стандарти хімічного складу пізніх (F-K) спектральних класів.

Предмет досліджень: абсолютизовані розподіли енергії в спектрах зір - стандартів проміжної яскравості і пізніх зір - стандартів хімічного складу в діапазоні 3200 - 7900 ЕЕ.

Методи досліджень. При виконанні робіт по темі досліджень застосовувалися традиційні для цієї частини практичної астрофізики методи досліджень. На різних етапах досліджень був використаний комплекс взаємодоповнюючих методів, зокрема: теоретичного пошуку - аналіз, синтез, класифікація і систематизація теоретичних і експериментальних даних; методи астрофізичних досліджень: спостереження, абсолютизація, порівняння.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що:

1. Створена система із 18 зір (5m-9m) ранніх спектральних класів, рекомендованих як спектрофотометричні стандарти проміжної яскравості. Отримані фотометричні (вузькосмугова фотометрія) і спектрофотометричні дані про розподіл енергії в їх спектрах в діапазоні 3200-7500 ЕЕ зі спектральним розділенням 25 Е. Для більшості запропонованих зір подібні спостереження виконані вперше.

2. Створено спектрофотометричний каталог з даними про розподіл енергії в спектрах 111 зір - стандартів хімічного складу пізніх спектральних класів в діапазоні 3500-7900 ЕЕ зі спектральним розділенням 30 Е. Для більшості із 111 зір, залучених до каталогу, розподіли енергії в їх спектрах на такому інструментальному рівні були досліджені вперше.

Практичне значення роботи полягає в тому, що:

1. Автоматизований спектрофотометричний комплекс, який працює за методом лічби фотонів і оснащений сучасною персональною ЕОМ з пакетом програм управління і попередньої обробки даних, дозволяє провести спектрофотометричні спостереження зір з досить високою ефективністю і точністю результатів, що отримуються.

2. Розроблений метод введення даних зі стрічки самописця в ЕОМ за допомогою дігітайзера дозволяє досить швидко, легко і з мінімумом помилок обробляти спектрограми, які отримані із застосуванням підсилювача постійного струму і реєстрацією на самописець.

3. Дані про розподіл енергії у зір, рекомендованих як вторинні спектрофотометричні стандарти, можна використати для проведення різного роду калібрування спектральної апаратури, для стандартизації фото - і спектрофотометричних спостережень різних небесних об'єктів.

4. Каталог з розподілами енергії зір пізніх спектральних класів має практичну цінність для уточнення фундаментальних характеристик зір, моделей атмосфер і вибору участків спектра для гетерохромної фотометрії.

5. Обидва каталоги, розміщені в глобальній комп'ютерній мережі INTERNET, є доступними практично для всіх астрономічних обсерваторій світу і можуть застосуватись в астрофізичних дослідженнях.

Результати роботи використовуються в Кримській астрофізичній обсерваторії при проведенні різного роду спектрофотометричних і фотометричних досліджень зір та галактик. Каталог розподілів енергії в спектрах 111 зір пізніх спектральних класів розміщено на web-сторінці КрАО. Методика введення даних за допомогою дігітайзера була використана в лабораторії фізики Сонця. Результати досліджень також можуть бути використані в Головній астрономічній обсерваторії НАН України, Астрономічній обсерваторії Одеського університету, Головної астрономічної обсерваторії АН Росії, Державному астрономічному інституті ім. Штернберга Московського державного університету, де проводяться дослідження подібного роду.

Особистий внесок пошукувача полягає в:

проведенні вузькосмугових фотометричних спостережень 18 зір - стандартів проміжної яскравості, та їх наступній обробці;

розробці програмного забезпечення для управління автоматизованим електрофотометром;

участі в розробці вузла автоматичного управління зоряним спектрофотометром;

розробці програмного забезпечення для інформаційно-вимірювального комплексу спектрофотометра;

розробці методики і програмного забезпечення при застосуванні дігітайзера для введення інформації з діаграмних стрічок;

відборі зір пізніх спектральних класів для наступного включення їх до каталогу і узагальненні даних, що існують для них;

проведенні спектрофотометричних спостережень зір пізніх спектральних класів і отриманні абсолютного розподілу енергії в їх спектрах;

виконання порівнянь отриманих результатів з даними інших авторів, а також з теоретично розрахованою моделлю спектра.

Достовірність наукових результатів у такого роду дослідженнях підтверджується, по-перше, їх повторюваністю в різні роки спостережень на різних інструментах. По-друге, несуперечливим характером результатів порівняння їх із даними, отриманими в інших обсерваторіях і на іншому обладнанні. Представлені в даній дисертації розподіли енергії в спектрах зір, що досліджуються, задовольняють всім цим критеріям з урахуванням тих поправок і помилок, які допустимі при цьому.

Апробація результатів. Основні результати досліджень дисертаційної роботи доповідалися на: наукових семінарах лабораторії фізики зір та галактик Кримської астрофізичної обсерваторії; вчених радах Миколаївської астрономічної обсерваторії; 6 - й координаційній нараді робочої групи Астроради АН СРСР "Спектрофотометрические и фотометрические стандарты", (Київ, Україна, 1991); семінарі Інституту космічних досліджень Данії (Копенгаген, Данія, 1993), на IV з'їзді Української Астрономічної Асоціації (Київ, Україна, 1997); міжнародному колоквіумі "Разработка наблюдательных программ к наземным исследованиям для действующих и планируемых космических экспериментов" (Миколаїв, Україна, 1998); міжнародній науковій конференції “Astronomy in Ukraine 2000 and beyond” (Київ, Україна, 2000); міжнародній науковій конференції “Астрономія 2000 року” (Одеса, Україна, 2000); науковому семінарі Інституту астрофізики Андалузії (Гранада, Іспанія, 2000).

Публікації.

Матеріали дисертації опубліковані в 4-х статтях обсягом від 2 до 11 сторінок та в тезах конференцій. Перелік публікацій наведено нижче. Загальна кількість публікацій за темою дисертації - 8. Електронна версія каталогу з розподілами енергії в 111 зір пізніх спектральних класів розміщена на web-сайті Кримській астрофізичній обсерваторії http://www.crao. crimea.ua/database/.

Структура та обсяг дисертаційної роботи

Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних літературних джерел, що містить 119 найменувань, та окремого додатку. Загальний об'єм дисертаційної роботи становить 145 сторінок (102 сторінки тексту, 24 малюнки, 6 таблиць), а окремий додаток, виконано у вигляді таблиці з 65 сторінок.

У вступі обґрунтована актуальність проблеми, показано зв'язок з науковими програмами організації, де виконувалася робота, сформульовані мета і задачі досліджень, вказані наукова новизна і практичне значення отриманих результатів, відображено особистий внесок здобувача, а також викладено структуру дисертації.

У першому розділі аналізуються роботи по дослідженню абсолютного розподілу енергії в спектрах стандартних зір і зір пізніх спектральних класів.

Розглянуті публікації з абсолютної спектрофотометрії яскравих стандартних зір (до 5m). Стисло викладена історія питання, починаючи з середини минулого сторіччя. Особлива увага приділяється роботам по дослідженню і стандартизації спектра Веги як основного первинного стандарту. Виділено два періоди в процесі створення мережі зір - стандартів. Перший період, 50-60-і роки, зв'язується з розробкою критеріїв для вибору стандартних зір, відпрацюванням методики спостережень і їх абсолютизації. Другий період в створенні мережі яскравих стандартних зір пов'язаний із здійсненням фундаментального абсолютного калібрування, проведеного різними авторами в 70-і 80-і роки, і з проведенням численних спостережень зір-стандартів. Приводяться основні критерії, з яких треба виходити при відборі стандартних зір. Відмічається мале число спільних стандартів, що застосовуються як у вітчизняних, так і в зарубіжних дослідженнях. Розглядаються основні методи створення абсолютних спектрофотометричних стандартів. Це - калібрування монохроматичного випромінювання деяких зір по монохроматичному випромінюванню абсолютно чорного тіла або спеціально каліброванії стрічковій лампі, абсолютизація відносних розподілів енергії в спектрі випромінювання зір за відомими зоряними величинами, як монохроматичними, так і гетерохромними, і останній метод знаходження розподілів енергії в спектрах випромінювання вторинних стандартів методом відносно - абсолютної спектрофотометрії.

Далі детально розглянуті запропоновані роботи, по спектрофотометрії слабких стандартних зір. Зазначається, що можливість для проведення таких робіт з'явилася тільки у 80-і роки після створення мережі високоточних яскравих зір-стандартів. Списки слабких зір, що пропонуються різними авторами як стандартні, майже не співпадають, що ускладнює порівняння отриманих результатів для оцінки придатності тієї чи іншої зорі як стандартної. Це стало підґрунтям і мотивацією для постановки наукової задачі - відбору та спостереження зір, придатних для використання як проміжні (5m-9m) вторинні стандарти, яки можуть скласти сітку стандартів.

Другою, але спорідненою актуальною задачею, що вирішуються сучасною астрофізикою - є дослідження розподілів енергії в спектрах зір пізніх спектральних класів F, G, K, M. Ці зорі є найбільш яскравими об'єктами зоряного населення Галактики. Їх спектри містять безліч ліній поглинання атомів і молекул різних хімічних елементів. Серед них є змінні різних типів. Вивчення атмосфер пізніх зір дозволяє провести подальшу розробку теорії походження хімічних елементів і їх відносного вмісту, і взагалі еволюції Всесвіту.

У останні роки проведене значне число спостережень зір пізніх спектральних класів у різних вузькосмугових фотометричних системах, здійснених як за допомогою інтерференційний світлофільтрів, так і за допомогою спектрофотометрів. Велика кількість ліній і смуг поглинання в їх спектрах призводить до труднощів у інтерпретації спостережень і розрахунках моделей атмосфер.

Більшість накопичених до цього часу спектрофотометричних даних містяться в каталогах, які зроблені в 70 та 80-і роки методом механічного сканування спектрів. Мала проникна здатність застосованої апаратури і висока трудомісткість в обробці спостережувального матеріалу призвели до того, що до теперішнього часу склалася парадоксальна ситуація, коли кількість абсолютно каліброваних спектрів різних об'єктів, які містяться в каталогах і які отримані за допомогою спеціалізованих супутників TD-1, IUE, IRAS, ISO, значно перевищує число опублікованих досліджень про розподіл енергії в спектрах зір в діапазоні, доступному для наземних телескопів.

Створення спектрофотометричного каталогу пізніх зір є саме по собі складною астрофізичною задачею. Але тільки такий каталог дає можливість провести незалежну прив'язку реальних зір до моделей їх атмосфер методом розробки індексів, які залежать від тих або інших фундаментальних характеристик.

До цього часу накопичений досить великий банк спектрофотометричних даних, які отримані різними авторами. Можна виділити деякі проблеми, які виникають при цьому:

більшість спектральних діапазонів, в яких виконані спостереження, частіше за все знаходяться в межах від 3000 до 9000 ЕЕ;

спостережувальний матеріал отримують з низьким спектральним розділенням, від 30 Е і більше. Лише дуже мала частина каталогів мають розділення від 4 до 30 Е;

часто застосовуються різні системи абсолютного калібрування спостережень.

Ці проблеми можуть бути вирішені шляхом створення більш довершених астрономічних приладів, які дозволять на новому інструментальному рівні провести спостереження пізніх зір.

Отже, метою цієї другої задачі дослідження було, з одного боку, доповнити список зір, для яких визначені фундаментальні характеристики, а з іншого включити в спостережувальну програму зорі, що входять в інші абсолютні спектрофотометричні каталоги, для порівняння і оцінки надійності результатів, які отримуються. Це б дало змогу впритул підійти до вирішення задачі створення спектрофотометричного каталогу пізніх зір.

У другому розділі розглядаються характеристики апаратури і методика спостережень, які застосовувалися при рішенні основної спостережної задачі даної роботи - отримання абсолютних розподілів енергії в спектрах зір, що досліджуються.

Викладаються основні принципи, яких необхідно дотримуватись при розробці спектрофотометричної апаратури. Стисло описані деякі діючі зоряні спектрометри, розглянуті вимоги, які ставляться до цих інструментів, і етапи розвитку їх конструкцій. Відмічаються тенденції до зростання ступеня автоматизації функцій спектрометра, що найбільш повно реалізовується із застосуванням керуючої ЕОМ.

При проведенні спостережних робіт застосовувалося три різних спектрометри. З них два серійних - АСП-38 і СФ-68 і один, спеціально розроблений і виготовлений в майстернях Кримської астрофізичної обсерваторії. Крім спектрометрів, для незалежної перевірки спостережень зір, що рекомендуються як вторинні стандарти, застосовувався автоматизований фотометр, який також спроектований і виготовлений в КрАО.

Надано опис нового зоряного спектрофотометра типу Черні-Тернера. Детально розглядається оптична схема приладу. У спектрометрі використовуються дифракційна гратка 600 штр/мм з концентрацією світла в першому порядку близько 5000 Е. Розгортка спектра здійснюється за допомогою крокового двигуна храпового типу, який забезпечує крок сканування 7.5 Е. Фіксована ширина вихідної щілини відповідає інтервалу 24 Е і при середній якості зображення біля 3" забезпечує спектральне розділення близько 30 Е. Як світлоприймач використовується фотоелектронний помножувач ФЕП-79, що охолоджується за допомогою термоелектричного холодильника до - 12° С. Цей фотоприймач дозволяє реєструвати спектри в діапазоні 3000 - 8000 ЕЕ. Передбачена установка спеціального пристрою з ФЕП-83 для спостережень у близькій інфрачервоній області до 1.1 мкм, що охолоджується до - 60° С за допомогою фреонового холодильника. Зазначається, що на спектрометрі використовувалося дві системи реєстрації. З 1990 року по 1991 рік реєстрація здійснювалася по методу постійного струму з виведенням результатів на стрічку самописця. З 1992 року і по теперішній час використовується система управління за допомогою персональної ЕОМ і реєстрацією по методу лічби фотонів з виведенням на магнітний носій. Наводиться опис і блок-схема системи управління і реєстрації, за основу якої взятий крейт CAMAC. Описаний комплекс програмного забезпечення для управління роботою приладу, приклади роботи приладу, особливості градуювання по довжинах хвиль і дослідження впливу розсіяного світла на результати, що отримуються і спосіб його обліку.

Далі описується автоматизований зоряний фотометр, розроблений у Кримській астрофізичній обсерваторії. З його допомогою були виконані вузькосмугові фотометричні спостереження зір-стандартів. Особливістю електрофотометра є система термостабілізації радіолюмінісцентного джерела (РЛД) і блоку світлофільтрів. Наводиться оптико-механічна схема приладу з її докладним описом. Електрофотометр виконаний по стандартній одноканальній схемі, має дві турелі по сім світлофільтрів у кожній, плюс один вільний отвір. Обертання турелей здійснюється кроковими двигунами. Блок світлофільтрів герметично закривається покришкою і має два кварцових вікна. В електрофотометрі використовується ФЕП-79, який має систему термостатування і охолоджування. Реєстрація фототока здійснюється по методу лічби фотонів. Система управління виконана з використанням крейта CAMAC. Подається опис її блок схеми і програмного забезпечення для управління приладом.

Розглядаються два методи побудови каталогів розподілу енергії в спектрах зір: перший, за допомогою методів фундаментальної фотоелектричної фотометрії, і другий - диференціальний метод прив'язки. Обговорюються переваги і вади обох методів.

Остання частина присвячена особливостям попередньої обробки результатів. Описується метод обробки сканів отриманих при реєстрації на діаграмну стрічку, з використанням дігітайзера - пристрою введення графічної інформації в ЕОМ. Наводиться обгрунтування методу і його переваги перед традиційними, опис дігітайзера і програмного забезпечення, яке використовується при обробці. Метод, що пропонується, дозволяє прискорити процес обробки, збільшити точність результатів і може бути застосований при вирішенні різних задач астрофізики. При виконанні спектрофотометричних спостережень виникають різного роду помилки: іскріння контактів приводить до появи помилкових відліків, неточність гідування приводить до появи “провалів" у спектрі. Ці помилки потребують виправлення. Для їх виправлення або корекції розроблена спеціальна програма попередньої обробки результатів спостережень. Викладається її ідеологія, а також основні етапи роботи. Подальша обробка спостережень велася за стандартними програмами і алгоритмами, розробленими в Кримській астрофізичній обсерваторії.

Третій розділ присвячений дослідженню розподілу енергії в спектрах зір ранніх спектральних класів, придатних для використання як стандартних в діапазоні 3200-7600 ЕЕ зі спектральним розділенням 25 А.

Запропонована процедура відбору стаціонарних зір, які можуть використовуватися як стандартні. Для цієї мети рекомендується використати зорі порівняння для змінних зір ранніх спектральних класів. Це дає можливість взяти зорі, які знаходяться в північній півкулі. Наведена система із 18 зір з величинами від 5.26m до 8.87m, спектральними класами від А0 до B9. Подана методика спостережень, система абсолютного калібрування і аналіз точності отриманих результатів. Спектрофотометричні спостереження були виконані в період з 1983 по 1984 рік на телескопі АЗТ-11 Кримської астрофізичної обсерваторії. Для абсолютної прив'язки використовувалася зоря a Lac і як додаткова - l Per. Наведено порівняння цих зір із даними інших авторів, для яких розподіли енергії були отримані раніше і становлять 2-3% в інтервалі 3400-5800 ЕЕ і доходять до 10% у крайніх точках спектрального діапазону, що досліджується.

Для незалежної перевірки було проведене порівняння вузькосмугової фотометрії з результатами спектрофотометричних спостережень, виконаних раніше. Спостереження були отримані в 1990 році на телескопі АЗТ-8 КрАО на електрофотометрі з використанням 6 вузькосмугових світлофільтрів. Абсолютне калібрування виконане по згладженій спектроенергетичній кривій зорі HD 182487, отриманої раніше і рекомендованої як стандарт. Результати фотометрії приводяться в таблиці. Збіг результатів (2-2.5%) можна вважати задовільним. Проведені дослідження дозволяють рекомендувати запропоновані зорі як вторинні спектрофотометричні стандарти проміжної яскравості.

У четвертому розділі приведені результати дослідження розподілу енергії в спектрах 111 зір пізніх спектральних класів з метою створення спектрофотометричного каталогу. Викладаються питання, пов'язані з методикою підбору зір для спостережень. Основу її склали зорі, що входять в список рекомендованих стандартів МК-класифікації. Спостереження були виконані в період з 1990 по 1996 рік на телескопі РК-800 Кримської астрофізичної обсерваторії за допомогою нового автоматизованого зоряного спектрометра. Дається таблиця із 111 зір, що включені в програму спостережень. Сканування проводилося в інтервалі 3500 - 7900 ЕЕ з кроком 7.5 Е в двох напрямах. Спектральне розділення становить біля 30 Е. Для абсолютного калібрування використаний розподіл енергії в спектрі зорі a Lac. Для контролю точності деякі зорі спостерігалися багато разів і в різні роки. Зазначається, що спостереження виконувалися з використанням двох способів реєстрації: з використанням підсилювача постійного струму і виведенням на діаграмну стрічку і по методу лічби фотонів. Оскільки спостереження виконувалися в різні роки, то для зведення їх в єдиний каталог була застосована спеціальна методика, яка дозволила визначити необхідні поправки для кожного із років спостережень. Середні значення похибок, що характеризують внутрішню точність каталогу були обчислені по всіх зірках в інтервалах 3500-3650, 3650-4000, 4000-6800, 6800-7900 ЕЕ, і становлять, відповідно, 3.4%, 1.5%, 0.7%, 0.8%.

Проведене порівняння з результатами, отриманими іншими авторами. Для порівняння було використано 6 каталогів. Приводяться графіки середніх значень різниць між отриманим каталогом і каталогами, що беруть участь в порівнянні. Розходження отриманих спектроенергетичних кривих з даними інших авторів в середньому становить 0.03m в інтервалі 4000-7000 ЕЕ, а на краях діапазону (3500-4000 ЕЕ і 7000-7900 ЕЕ), що досліджується, досягає до 0.08m. Можливі причини високого розходження на краях діапазону пояснюються. Далі приводиться механізм і результати порівняння розподілу енергії, що спостерігалося, з теоретично розрахованим для однієї із зорі (e Vir). Були визначені такі фізичні параметри зорі як Teff = 5100 К і lg g =2.7, які укладаються в значення, визначені іншими авторами. Результати порівнянь показують придатність каталогу для його практичного використання у обсерваторіях світу при виконанні різного роду астрофізичних досліджень. Отримані розподіли енергії приводяться в окремому додатку до роботи у вигляді таблиці.

У висновках сформульовані основні результати роботи:

1. Розроблено і встановлено вузол автоматичного управління зоряним спектрофотометром. Створено пакет програм для його управління.

2. Вдосконалена методика спостережень і обробки отриманих на ньому даних. Для цієї мети написаний комплекс програм, який дозволяє проводити попередню обробку результатів спостережень (перегляд, редагування, виправлення різного роду помилок).

3. Розроблена методика введення спектрофотометричних даних, отриманих шляхом реєстрації на стрічку самописця із застосуванням дігітайзера. Розроблено пакет програм для управління дігітайзером і попередньої обробки даних.

4. Запропонована цільна система із 18 зір (5m - 9m) ранніх спектральних класів, рекомендованих як спектрофотометричні стандарти проміжної яскравості. Отримані фотометричні (вузькосмугова фотометрія) і спектрофотометричні дані про розподіл енергії в їх спектрах в діапазоні 3200-7600 ЕЕ зі спектральним розділенням 25 Е. Проведені дослідження дозволяють використати запропоновані зорі як вторинні спектрофотометричні стандарти проміжної яскравості.

5. Отримані дані про розподіл енергії в спектрах 111 зір-стандартів хімічного складу пізніх спектральних класів в діапазоні 3500-7900 ЕЕ зі спектральним розділенням 30 Е. На базі отриманих даних створено спектрофотометричний каталог. Після проведених досліджень каталогу з розподілом енергії зір пізніх спектральних класів, його можна використовувати при вирішенні різних задач фундаментальної астрофізики.

Додаток до роботи виконаний у вигляді окремого рукопису, в якому наведено комп'ютерний роздрук таблиці з розподілами енергії для 111 зір, яких включено до каталогу, в ній подані значення lgE (l) з кроком 10 Е, де монохроматична освітленість Е (l) виражена в эрг·сек-2·см-1, віднесеного до інтервалу довжин хвиль в 1 см.

спектрофотометричний спектр зоряний каталог

Основні результати дисертації

Статті:

1. Бурнашев В.И., Гузий С.С. Звездные спектрофотометрические стандарты. II // Известия. Крымской астрофизической обсерватории - 1993. - Т.87. - С.97-107.

2. Бурнашев В.И., Букач А.Б., Гузий С.С. Звездный спектрофотометр // Известия. Крымской астрофизической обсерватории - 1996 - Т.93. - С.157-165.

3. Глушнева И.Н., Бурнашев В.И., Гузий С.С. и др. Распределение энергии в спектрах и физические параметры А-звезд главной последовательности с инфракрасными избытками. Сравнение с нормальными звездами // Астрономический журнал - 1997. - Т.74. - № 4. - С.591-600.

4. Гузий С.С. Первичная обработка спектрофотометрических сканов с помощью дигитайзера // Кинематика и физика небесных тел - 1999. - Том 15. - №3. - С.288-289.

Міжнародні наукові конференції:

1. Burnashev V.I., Guziy S. S. The stellar photometric standards // The standard star newsletter - 1995. - №18. - P.4.

2. Guziy S. S. Reduction of the spectrophotometric data at the Crimean astrophysical observatory // Information bulletin of Ukrainian Astronom. Associat. - 1998. - №12. - P.89.

3. Бурнашев В.И., Гузий С.С. Каталог распределений энергии в спектрах 111 звезд поздних спектральных классов // Международная мемориальная конференция “Астрономия 2000”. Тезисы докладов. Одесса, 2000, С.22.

4. Burnashev V.I., Guziy S. S. The energy distribution of 111 late type stars // The standard star newsletter - 2000. - №29. - P.8.

Анотації

Гузій С.С. Абсолютна спектрофотометрія стандартних зір проміжної яскравості в діапазоні 3200-7900 ЕЕ. Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.03.02 - астрофізика, радіоастрономія, Кримська астрофізична обсерваторія, Крим, с. Наукове, 2001.

Дисертація містить результати досліджень абсолютних розподілень енергії в спектрах зір слабких спектрофотометричних стандартів і зір пізніх спектральних класів в діапазоні 3200-7900 ЕЕ зі спектральним розділенням 30 Е.

Створена система із 18 зір (5m-9m) ранніх спектральних класів, рекомендованих як спектрофотометричні стандарти проміжної яскравості. Отримані фотометричні (вузькосмугова фотометрія) і спектрофотометричні дані про розподіл енергії в їх спектрах в діапазоні 3200-7600 ЕЕ зі спектральним розділенням 25 А. Для більшості запропонованих зір подібні спостереження виконані вперше.

Створено спектрофотометричний каталог із розподілом енергії в спектрах 111 зір-стандартів хімічного складу, пізніх спектральних класів, в діапазоні 3500-7900 ЕЕ зі спектральним розділенням 30 Е. Для більшості із 111 зір, занесених до каталогу, розподіл енергії в їх спектрах на такому інструментальному рівні було досліджено вперше.

Дані про абсолютний розподіл енергії у спектрі зір можна використати як для проведення різного роду калібрування спектральної апаратури, стандартизації фото - і спектрофотометричних спостережень, так і для уточнення фундаментальних характеристик зір, моделей атмосфер і вибору спектральних діапазонів для гетерохромної фотометрії.

Ключові слова: спектрофотометрія, стандарти, ранні зорі, пізні зорі.

Гузий С.С. Абсолютная спектрофотометрия стандартных звезд промежуточной яркости в диапазоне 3200-7900 ЕЕ. Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.03.02 - астрофизика, радиоастрономия, Крымская астрофизическая обсерватория, Крым, п. Научный, 2001.

Диссертация содержит результаты исследований абсолютных распределений энергии в спектрах звезд - слабых спектрофотометрических стандартов и звезд поздних спектральных классов в диапазоне 3200-7900 ЕЕ со спектральным разрешением не хуже 30 Е.

Были получены следующие результаты:

1. Разработан и установлен узел автоматического управления звездным спектрофотометром. Создан пакет программ для его управления.

2. Усовершенствована методика наблюдений и обработки полученных на нем данных. Для этой цели написан комплекс программ для предварительной обработки результатов (просмотр, редактирование, исправление различного рода ошибок).

3. Разработана методика ввода спектрофотометрических данных, полученных путем регистрации на ленту самописца с применением дигитайзера. Разработан пакет программ для управления дигитайзером и предварительной обработки данных.

4. Предложена система из 18 звезд (5m-9m) ранних спектральных классов, рекомендованных в качестве спектрофотометрических стандартов промежуточной яркости. Получены фотометрические (узкополосная фотометрия) и спектрофотометрические данные о распределении энергии в их спектрах в диапазоне 3200-7600 ЕЕ со спектральным разрешением 25 Е. Проведенные исследования, позволяют использовать предложенные звезды в качестве вторичных спектрофотометрических стандартов промежуточной яркости.

5. Составлен спектрофотометрический каталог с распределениями энергии в спектрах 111 звезд-стандартов химического состава поздних спектральных классов, в диапазоне 3500-7900 ЕЕ со спектральным разрешением 30 Е. После проведенных исследований каталога с распределениями энергии звезд поздних спектральных классов, его можно рекомендовать для использования при решении различных задач фундаментальной астрофизики.

Данные об абсолютных распределениях энергии у звезд можно использовать как для проведения различного рода калибровок спектральной аппаратуры, стандартизации фото - и спектрофотометрических наблюдений, так и для уточнения фундаментальных характеристик звезд, моделей атмосфер и выбора районов для гетерохромной фотометрии.

Ключевые слова: спектрофотометрия, стандарты, ранние звезды, поздние звезды.

Guziy S.S. The absolute spectrophotometry of standard stars of intermediate brightness in spectral range 3200-7900 ЕЕ. Manuscript. The thesis on search of the scientific degree of candidate of physical and mathematical sciences, specialty 01.03.02 - astrophysics and radio astronomy. Crimean astrophysical observatory, Crimea, Nauchniy, 2001.

The dissertation contains the results of research the absolute energy distributions in stars spectrum of weak spectrophotometric standards and late type stars in spectral range 3200-7900 ЕЕ with spectral resolution 30 Е.

The system of 18 stars (5m-9m) early type stars which are recommended as spectrophometric standards of intermediate brightness is proposed. Photometrical (narrow banded photometry) and spectrophotometrical data with energy distribution in it spectrum in spectral range 3200-7600 ЕЕ with spectral resolution 25 Е are received. For the majority of proposed stars such observations are made for the first time.

Spectrophotometrical data with energy distribution in spectra of 111 late type stars of standard chemical composition in spectral range 3500-7900 ЕЕ with spectral resolution 30 Е are received. The absolute energy distribution in their spectra at such instrumental level for the majority of 111 stars included in catalogue are researched for the first time.

Absolute energy distribution data can be used for spectral equipment calibration, standardization of photometric and spectrophotometric observations and for detalization of fundamental stars characteristics, atmosphere models and choice of area for geterochrome photometry.

Key words: spectrophotomery, standards, early type stars, late type stars.

Размещено на Allbest.ru