Pozorování proměnných hvězd – únor 2014

Tento měsíc celkem příjemně překvapil se svými 10 jasnými nocemi, kdy se mi podařilo získat 12 045 měření proměnných hvězd. Pravidelně jsem se věnoval zákrytové dvojhvězdě typu M BX Tri, u které se objevují variace jasnosti zejména ve filtru V, kdežto ve filtru R nic podobného vidět není. Co může být příčinou není zatím jasné, probíhají konzultace s odborníky na tuto problematiku. Další zajímavou oblastí bylo hvězdné okolí u KV Gem, kde se nachází dvě nedávno objevené nové zákrytové dvojhvězdy, u nichž jsou patrné nečekané a rychlé změny v O-C diagramu. Následující část je věnována další trpasličí eruptivní zákrytové dvojhvězdě CU Cnc, která začíná být nyní pozorovatelná.  

Optická zjasnění a erupce u zákrytové dvojhvězdy typu M CU Cnc
S.B. Qian, MNRAS 423, 3646 – 3651, 22.4. 2012

Práce popisuje objev optického vzplanutí v oboru R zákrytové dvojhvězdy CU Cnc, která se sestává z červených trpaslíků. Ti se nachází u horní hranice hvězd s celkovou konvekcí uvnitř hvězd (M₁ = 0,43 Msl a M₂ = 0,4 Msl). Amplituda zjasnění během erupce byla v pásmu R cca 0,52 mag, doba trvání byla 73 min. Podobně jako u erupcí na Slunci, byly pozorovány kvaziperiodické oscilace po vzplanutí . Při dalším pozorování byly zjištěny tři vzplanutí během intervalu 79 hodin. Z těchto zjištění vychází frekvence vzplanutí 0,05 / hodinu. Společně se silnou chromosférickou a koronální aktivitou (tj. velmi silné emisní čáry H_alfa a H_beta , rentgenová oblast) vyplývá, že se jedná o objekty s velkou magnetickou aktivitou. Z tohoto důvodu nízká jasnost ve filtru V o 1,4 mag ve srovnání s jinými červenými hvězdami podobné hmotnosti může být věrohodně vysvětlena existencí velkých hvězdných skvrn.

Ačkoliv hvězdy spektrálního typu M (tj. červení trpaslíci s hmotností menší než 0,6 M_sl) jsou nejhojněji zastoupenou skupinou v naší Galaxii, ale bylo objeveno jenom dvanáct zákrytových dvojhvězd, kde složkami jsou červení trpaslíci. Díky malé svítivosti je problém je objevit (Torres a Ribas 2002, Blake 2008, Irwin 2009, Morales 2009). U těchto hvězd je možné určit s přesností 2% jejich základní parametry (zejména poloměry a hmotnosti). Proto tyto dvojhvězdy hrají klíčovou roli v chápáni fyziky hvězd v dolní části hlavní posloupnosti v Hertzsprungova – Russellova diagramu.

CU Cnc s oběžnou dobou 2,771468 dne (= GJ 2069A, HIP 41824) je jedna z mála známých zákrytových dvojhvězd s malou hmotností (viz. Ribas 2003, Blake 2008, Irwin 2009). Jedná se o poměrně blízký systém (d = 12,8 pc), jasnost 11,9 mag a spektrální třídy M3,5Ve, kde „e“ indikuje na emisní čáry Balmerovy série v klidovém stavu. (Reid 1995). Rozsáhlou fotometrii provedli v roce 1999 Delfosse a kol. pomocí švýcarského dalekohledu 0,7 m ESO. Jedním z výsledků bylo objevení slabého průvodce ve vzdálenosti 12 arcsec se stejným vlastním pohybem i radiální rychlostí. Navíc je tento průvodce taktéž dvojhvězdou. Ribas v roce 2003 publikoval kompletní světelnou křivku ve filtru I a určil absolutní parametry CU Cnc z dostupných fotometrických a spektroskopických dat. Odvozený sklon orbitální dráhy i = 86,34^o znamená, že se jedná o úplný zákrytový systém a absolutní parametry jsou určeny s vysokou přesností (M₁ = 0,4333 ± 0,0017 M_sl,M₂ = 0,3980 ± 0,0014 M_sl, R₁ = 0,4317 ± 0,0052 R_sl, R₂ = 0,3908 ± 0,0094 R_sl. Bylo také zjištěno, že tyto dvě hvězdy v dvojhvězdě jsou slabší než podobné hvězdy podobné hmotnosti ve filtru V o 1,4 mag a 0,35 mag ve filtru K.

Než byly objeveny další podobné zákrytové dvojhvězdy, podle teoretických evolučních modelů vycházely poloměry hvězd o 10% menší. Ribas v roce 2003 získal spektra ve vysokém rozlišení, které odhalila silné emisní čáry H_alfa a H_beta. Podobně jako u YY Gem, je ekvivalentní šířka CU Cnc čáry H_alfa velká, což je srovnatelné s mladými červenými trpaslíky. Nicméně silná emise čáry H_alfa u dvou zákrytových dvojhvězd bude spíše souviset se slapovým působením na synchronizaci rotace než se stářím. Kromě silné chromosférické aktivity jsou pozorováno silné záření v rentgenové oblasti a extrémní ultrafiaové (EUV). Z výpočtů vychází poměr L_X / L_bol = 10^-3 , což je velmi blízko hodnotě zjištěné u YY Gem. Pokud jde o aktivitu u hvězdných skvrn, z analýzy světelné křivky byla zjištěna dvě místa – na primární složce relativně malá oblast 9^o chladnější o 450 K, zatímco na sekundární složce se jedná o plochu velikosti 31^o a teplotou o 200 K nižší oproti okolní fotosféře.

Další pozorování prokázala, že erupce u hvězd typu M jsou častější než u hvězd spektrálního typu G a K (např. Moffett 1974, Lacy 1976, Henry 1996). Nicméně v dřívější době erupční aktivita nebyla u CU Cnc pozorována.

Optická vzplanutí u CU Cnc

Cílem fotometrie bylo podpořit chápání variací světelných křivek a změny oběžných dob u zákrytových dvojhvězd, jejichž složky jsou červení trpaslíci (např. YY Gem, TU Boo, CU Cnc, FS Aur, NSVS 02502726 a DV Psc). Během pozorování 28.října 2009 pomocí 60-ti cm dalekohledu na Yunnan Astronomical Observatory se podařilo odhalit velkou erupci v oboru R (viz obrázek 1). Expoziční čas pro každý snímek byl 90s. Jako srovnávací hvězda byla použita hvězda na souřadnicích rek. = 08h31m37.4s a dec.=+19s23m49.5v. Na obrázku 1 je vidět amplituda zjasnění ve filtru R 0,52 mag a délka trvání 73 minut. Má také charakteristický tvar erupce – rychlý nárůst (impulzní fáze) následovaná postupným poklesem, podobně, jak je pozorováno u slunečních erupcí. Tato erupce proběhla v době primárního minima (fáze 0,9935 až 1), tedy s největší pravděpodobností se tato událost na sekundární složce. Během erupce byla pozorována tři malá zjasnění s dobou trvání 3 minuty a průměrnou amplitudou 0,046 mag. Mělo by se jednat o jakési kvaziperiodická zjasnění podobné jako probíhají na Slunci. Nemělo by se jednat o chyby v měření, jelikož odstup signál – šum je větší zhruba 4,6x. Maximální relativní svítivost během maxima erupce je možné spočítat podle vztahu
L _max = 2,5^-m A x Lo
kde Lo je klidová svítivost dvojhvězdy a ^-mA je amplituda zjasnění. Během maxima vzplanutí se svítivost dvojhvězdy zvýšila 1,61x. Další erupce byly zjištěny při monitorování CU Cnc při pozorování dalekohledem o průměru 60 cm. Pro definici erupce byla stanovena následující kritéria – erupce musí trvat víc minut, musí být pokryta více než jedním bodem a amplituda píku by neměla být menší než 0,03 mag. Určení času je s přesností na 0,01 minuty. Další erupce byly pozorovány v prosinci 2009. 10. 12. došlo k jedné těsně po sekundárním minimu. 


Obrázek 1: Světelná křivka CU Cnc pořízená během erupce 28. října 2009. Fialové šipky označují místa dalších menších erupcí následujících po hlavní. Dolní obrázek ukazuje detail světelné křivky během hlavní fáze vzplanutí s třemi zjasněními. Spodní body zobrazují rozdíl jasností srovnávací a kontrolní hvězdy. Fázová křivka byla počítána podle lineární efemeridy u práce Ribase (2003), T = HJD 2 450 208,5068 + 2,771468 dne.



Obrázek 2: Záznam dalších erupcí v soustavě CU Cnc v prosinci 2009

Tabulka 1: Pozorovací intervaly CU Cnc během kampaně. Během ní byly zaznamenány čtyři erupce.

Tabulka 2: Výpis pozorovaných erupcí u různých chladných hvězd ve filtru R