• Główna
• Publikacje
• Prezentacje
• Motyle
• Kontakt

Wielomodalne, nieradialne i modulowane oscylacje gwiazd RR Lutni i Cefeid

projekt	OPUS, DEC-2012/05/B/ST9/03932
finansowanie	Narodowe Centrum Nauki, NCN
PI	Radosław Smolec
Co-Is	Paweł Moskalik
	Wojciech Dziembowski
	Henryka Netzel
termin	01.2013 - 08.2016, zakończony

Przejdź do najważniejsze wyniki, publikacje recenzowane, publikacje konferencyjne oraz prezentacje.

Najważniejsze wyniki

• Nowe grupy dwuokresowych gwiazd typu RR Lutni

  Analiza fotometrii projektu OGLE dla gwiazd RR Lutni pulsujących w modzie fundamentalnym (RRab) doprowadziła do odkrycia nowych form oscylacji dwuokresowych. W pracy Smolec i in. (2016) donosimy o odkryciu czterech gwiazd dwuokresowych o długich okresach oscylacji. Na zamieszczonym poniżej diagramie Petersena gwiazdy te oznaczono otwartymi kwadratami. Liniowe modele pulsacyjne pokazują, że gwiazdy te mogą być najbardziej ekstremalnymi, pulsującymi z najdłuższymi znanymi okresami, gwiazdami RRd - czyli gwiazdami pulsującymi równocześnie w dwóch modach radialnych: fundamentalnym i pierwszym owertonowym. Kolejna interesująca grupa gwiazd RRd oznaczona jest otwartymi kółkami. Są to gwiazdy RRd, które często wykazują efekt Błażki - pisaliśmy już o nich poniżej. Analiza fotometrii z Obłoków Magellana doprowadziła do odkrycia kolejnych gwiazd tego typu; grupę nazywamy teraz anomalnymi gwiazdami RRd - zob. Soszyński, Smolec, Dziembowski, i in. (2016). Zaproponowaliśmy, że ta forma pulsacji jest powiązana z rezonansem parametrycznym pomiędzy trzema radialnymi modami oscylacji: 2ν_1O=ν_F+ν_2O. Ostatnią, najbardziej intrygującą grupę opisujemy w pracy Prudil, Smolec, Skarka i Netzel (2017). Na diagramie Petersena gwiazdy oznaczone są otwartymi trójkątami. Oryginalnie, większość z tych gwiazd była sklasyfikowana jako gwiazdy RRab. Obserwowany kształt krzywej blasku jest jednak bardzo osobliwy: pośredni pomiędzy kształtem charakterystycznym dla gwiazd RRab i RRc. Dodatkowa zmienność ma okres zbyt krótki by mógł odpowiadać radialnemu, pierwszemu owertonowi. Natura tych dwuokresowych gwiazd pozostaje nieznana.

  

  Diagram Petersena dla nowych grup dwuokresowych gwiazd typu RR Lutni.

• Nowy model wyjaśniający dwuokresowe oscylacje klasycznych gwiazd pulsujących z dominującym radialnym pierwszym owertonem

  W pracy Dziembowski (2016), zaproponowaliśmy nowy model wyjaśniający dwuokresowe oscylacje klasycznych gwiazd pulsujących, w których dominująca zmienność odpowiada radialnemu pierwszemu owertonowi i dodatkowo obserwujemy zmienność o okresie krótszym, P_x, w zakresie (0.60, 0.65)P_1O. Takie gwiazdy szczegółowo badaliśmy w naszym projekcie, zarówno typu RR Lutni (zob. np. Netzel, Smolec & Moskalik, 2015) jak i Cefeidy (Smolec & Sniegowska, 2016). Na diagramie Petersena gwiazdy te formują ciągi, jak zilustrowano na rysunku poniżej. W części gwiazd, zaznaczonych wypełnionymi symbolami, widzimy również zmienność z okresem 2P_x. Gwiazdy te nie są rozmieszczone na diagramie Petersena dowolnie - jest ich najwięcej dla ciągu górnego (gwiazdy RR Lyr) lub środkowego (Cefeidy). Ta obserwacja stanowi ważny argument na poparcie zaproponowanego modelu wyjaśniającego naturę dodatkowej zmienności. Według tego modelu, zmienności z okresem 2P_x odpowiadają mody nieradialne o stopniach 7-9, jak zaznaczono na rysunku. Ich obserwowane amplitudy są niskie w wyniku efektu uśredniania geometrycznego - na tyle niskie, że rzadko wykrywamy mody nieradialne bezpośrednio. Udaje się to najczęściej dla stopnia l=8 gdyż tu efekt uśredniania jest słabszy niż dla l=7 oraz l=9. Zmienność z okresem P_x odpowiada w tym modelu harmonikowi modu nieradialnego, który, dzięki efektom geometrycznym i nieliniowym, osiąga typowo większą amplitudę obserwowaną i jest łatwiej wykrywalny.

  

  Diagram Petersena dla gwiazd RRc i Cefeid pulsujących w pierwszym owertonie, z dodatkową okresowością w zakresie (0.60, 0.65)P_1O. Wypełnione symbole oznaczają gwiazdy w których dodatkowo wykrywamy zmienność z okresem 2P_x (mod nieradialny).

• Efekt Błażki - galeria ilustrująca zmiany krzywej blasku

  http://users.camk.edu.pl/smolec/blazhko/

• Odkrycie nowej grupy dwuokresowych gwiazd typu RR Lutni

  Analiza fotometrii OGLE-IV dla gwiazd RRc ze zgrubienia centralnego Galaktyki doprowadziła do odkrycia nowej grupy zmiennych dwuokresowych. Obok pierwszego owertonu, w gwiazdach odnajdujemy dodatkową zmienność z okresem dłuższym; charakterystczny stosunek okresów, P_1O/P_X, wynosi około 0.686. Dodatkową zmienność odkryliśmy w 11 gwiazdach z kolekcji OGLE. Taki sam stosunek okresów znajdujemy w jednej z 4 gwiazd RRc obserwowanych teleskopem kosmicznym Kepler, które analizowaliśmy w pracy Moskalik i in. (2015). Na diagramie Petersena prezentowanym poniżej gwiazdy z nowej grupy oznaczone są czerwonymi rombami. Porównanie z gwiazdami RRd (małe niebieskie symbole) wskazuje że dodatkowy okres jest dłuższy niż okres modu fundamentalnego (którego nie obserwujemy w tych gwiazdach). Stąd wniosek, że dodatkowy mod musi być modem nieradialnym o charakterze grawitacyjnym lub mieszanym. Więcej informacji w pracy Netzel, Smolec & Dziembowski, MNRAS Letters (2015).

  

  Diagram Petersena dla dwuokresowych gwiazd RR Lutni. Nowo odkrytej grupie odpowiadają czerwone symbole. Wiele innych gwiazd zaznaczonych na diagramie zostało odkrytych lub szczegółowo przeanalizowanych w ramach naszego projektu. Jest to większość gwiazd ze stosunkiem okresów około 0.61 (symbole w kolorze 'magenta'; Netzel, Smolec & Moskalik (2015), Moskalik i in. (2015)) oraz modulowane gwiazdy RRd analizowane w pracy Smolec i in. (2015) (otoczone gwiazdy RRd).

• Analiza efektu Błażki odkrytego w dwumodalnych gwiazdach RR Lutni (RRd)

  Grupa OGLE odkryła efekt Błażki w dwumodalnych gwiazdach RR Lutni ze zgrubienia centralnego Galaktyki (w gwiazdach RRd, Soszyński i in. 2014). Szczegółowo przeanalizowaliśmy dane dla tych gwiazd oraz innych gwiazd RRd z obserwacji OGLE-IV. Wykryliśmy efekt Błażki w 15 gwiazdach i szczegółowo zbadaliśmy ich własności. Przykładowe krzywe blasku z wyraźną okresową modulacją amplitudy zmienności pokazuje poniższy rysunek. Większość z tych gwiazd ma nietypowy stosunek okresów modów pierwszego owertonowego i fundamentalnego. Ilustruje to poniższy diagram Petersena, na którym gwiazdy z efektem Błażki zaznaczono rombami. Obserwowana modulacja jest typowo wielookresowa. Własności obu modów radialnych mogą być modulowane z tym samym okresem. Częściej jednak obserwujemy że modulacja najsilniejsza dla modu fundamentalnego ma inny okres niż modulacja dominująca dla modu owertonowego. W kilku przypadkach obserwujemy modulację tylko jednego z modów. Typowo modulacja jest nieregularna, zaś własności obu modów radialnych silnie zmieniają się w czasie - pulsacje są niestacjonarne. Więcej informacji w artykule Smolec i in. (2015a).

  

  Przykładowe krzywe blasku dla trzech modulowanych gwiazd RRd. Dane obejmują pięć sezonów obserwacji projektu OGLE-IV. Od góry krzywe blasku dla: OGLE-BLG-RRLYR-06283, -07393, i -05762.

  

  Diagram Petersena dla gwiazd RRd z zgrubienia centralnego Galaktyki i katalogu OGLE. Gwiazdy modulowane zaznaczono rombami. Trójkąt oznacza inną bardzo ciekawą gwiazdę RR Lutni, z trzema modami pulsacji i podwojeniem okresu (Smolec i in. 2015b).

• Odkrycie 147 dwuokresowych gwiazd RR Lutni pulsujących w radialnym pierwszym owertonie i modzie nieradialnym

  Analiza fotometrii projektu OGLE-III dla gwiazd RR Lutni pulsujących w radialnym pierwszym owertonie (gwiazdy RRc) doprowadziła do odkrycia 147 nowych dwuokresowych gwiazd, w których obok radialnego pierwszego owertonu obserwujemy zmienność z okresem krótszym, odpowiadającą nieradialnemu modowi pulsacji. Gwiazdy te należą do odkrytej niedawno, nowej grupy dwuokresowych gwiazd RR Lutni z charakterystyczną wartością stosunków okresów około 0.61. Nasze odkrycie zwiększyło liczbę znanych gwiazd tego typu sześciokrotnie. Nowoodkryte gwiazdy stanowią zaledwie 3 procent analizowanej próbki gwiazd. Obserwacje gwiazd RRc prowadzone z kosmosu wskazują natomiast że ta forma pulsacji powinna być powszechna. Relatywnie niski poziom detekcji dodatkowego modu wynika z jego małej amplitudy (mili mag) oraz z wysokiego poziomu szumu w obserwacjach naziemnych. Na diagramie Petersena prezentowanym poniżej większość gwiazd tworzy ciasny ciąg, ze stosunkiem okresów grupującym się wokół 0.618. Obserwujemy również ślad drugiego ciągu o nieco wyższym stosunku okresów. Więcej informacji w artykule Netzel, Smolec & Moskalik (2015).

  

  Położenie nowo odkrytych gwiazd na diagramie Petersena (krzyżyki). Dodatkowo kolorowe symbole pokazują modelowe wartości stosunków okresów modów radialnych: trzeciego i pierwszego (górna chmura punktów) oraz czwartego i pierwszego (dolna chmura punktów). Odkryte gwiazdy leżą pomiędzy dwoma ciągami punktów odpowiadających wzbudzeniu dwóch modów radialnych. Na tej podstawie wnioskujemy, że dodatkowy mod musi być nieradialny. Modele policzono korzystając z warszawskich kodów pulsacyjnych Smolca & Moskalika (2008).

• Analiza fotometrii teleskopu Kepler dla gwiazd RRc. Nowa grupa dwuokresowych gwiazd RR Lutni

  Przeanalizowaliśmy fotmetrię dla czterech gwiazd RR Lutni pulsujących w modzie pierwszym owertonowym (RRc) zebraną przez teleskop kosmiczny Kepler. We wszystkich gwiazdach występuje dodatkowy nieradialny mod pulsacji o okresie krótszym od okresu pierwszego owertonu. Stosunek okresów, P_x/P_1O, wynosi około 0.61. Gwiazdy z tej grupy odkrywano już wcześniej w fotometrii naziemnej oraz zebranej przez inne teleskopy kosmiczne MOST i CoRoT. Niemal we wszystkich gwiazdach RRc obserwowanych z kosmosu występuje ten dodatkowy mod - ta forma pulsacji dwuokresowych musi być powszechna. Podobnie, w większości gwiazd RRc obserwowanych z kosmosu widzimy subharmoniki dodatkowej częstości. Amplituda i faza zarówno dodatkowego modu jak i subharmoników wykazują wyraźną kwazi-okresową zmienność. Więcej informacji w artykule Moskalik i in. (2015).

  

  Widma częstości dla czterech gwiazd RRc obserwowanych przez Keplera, po usunięciu (prewhiteningu) częstości pierwszego owertonu, f₁. Dodatkowy mod oznaczono przez f₂, jego subharmonik zaznaczono czerwonymi strzałkami, zaś częstości kombinacyjne niebieskimi strzałkami (w górnym panelu). Częstotliwość we wszystkich widmach znormalizowano częstotliwością pierwszego owertonu f₁.

Publikacje recenzowane

• Smolec, R., Moskalik, P., Kałużny, J., Pych, W., Różyczka, M., Thompson, I.B.; RR Lyrae stars in NGC 6362; MNRAS, 467, 2349 (2017); PDF, arXiv:1702.02172
• Prudil, Z., Smolec, R., Skarka, M., Netzel, H.; Peculiar double-periodic pulsation in RR Lyrae stars of the OGLE collection. II. Short-period stars with dominant radial fundamental mode; MNRAS, 465, 4074 (2017); ADS, PDF, arXiv:1701.00751
• Plachy, E., Molnar, L., Jurkovic, M.I., Smolec, R., Moskalik, P., Pal, A., Szabados, L., Szabo, R.; First observations of W Virginis stars with K2: detection of period doubling; MNRAS, 465, 173 (2017); ADS, PDF, arXiv:1610.05488
• Soszyński, I., Smolec, R., Dziembowski, W.A., Udalski, A., Szymański, M.K., Wyrzykowski, L., Ulaczyk, K., Poleski, R., Pietrukowicz, P., Kozłowski, S., Skowron, D., Skowron, J., Mroz, P., Pawlak, M.; Anomalous Double-Mode RR Lyrae Stars in the Magellanic Clouds; MNRAS, 463, 1332 (2016); ADS, PDF, arXiv:1608.00576
• Smolec, R., Prudil, Z., Skarka, M., Bąkowska, K.; Peculiar double-periodic pulsation in RR Lyrae stars of the OGLE collection. I. Long-period stars with dominant radial fundamental mode; MNRAS, 461, 2934 (2016); ADS, PDF, arXiv:1606.06928
• Smolec, R., Śniegowska, M.; Non-radial pulsation in first overtone Cepheids of the Small Magellanic Cloud; MNRAS, 458, 3561 (2016); ADS, PDF, arXiv:1603.01042
• Kurtz, D.W. Bowman, D.M., Ebo, S.J., Moskalik, P., Handberg, R., Lund, M.N.; EPIC 201585823, a rare triple-mode RR Lyrae star discovered in K2 mission data; MNRAS, 455, 1237 (2016); PDF, arXiv:1510.03347
• Netzel, H., Smolec, R., Moskalik, P.; Double-mode radial-non-radial RR Lyrae stars. OGLE-IV photometry of two high cadence fields in the Galactic bulge; MNRAS, 453, 2022 (2015); ADS, PDF, arXiv:1507.08414
• Molnar, L., Szabo, R., Moskalik, P., Nemec, J.M., Guggenberger, E., Smolec, R., Poleski, R., Plachy, E., Kolenberg, K., Kollath, Z.; An RR Lyrae family portrait: 33 stars observed in Pisces with K2-E2; MNRAS, 452, 4283 (2015); ADS, PDF, arXiv:1507.04714
• Evans N.R., Berdnikov L., Lauer J., Morgan D., Nichols J., Gunther H.M., Gorynya N., Rastorguev A., Moskalik P.; Binary Properties from cepheid Radial Velocities (CRaV); AJ, 150, 13 (2015); PDF, arXiv:1505.05823
• Netzel, H., Smolec, R., Dziembowski, W.; Discovery of a new group of double-periodic RR Lyrae stars in the OGLE-IV photometry; MNRAS Lett., 451, L25 (2015); ADS, PDF, arXiv:1504.05765
• Smolec, R., Soszyński, I., Udalski, A., Szymański, Pietrukowicz, P., Skowron, J., Kozłowski, S., Poleski, R., Moskalik, P., Skowron, D. et al.; Intriguing triple-mode RR Lyrae star with period doubling; MNRAS, 447, 3873 (2015); ADS, PDF, arXiv:1411.2908
• Smolec, R., Soszyński, I., Udalski, A., Szymański, Pietrukowicz, P., Skowron, J., Kozłowski, S., Poleski, R., Skowron, D., Pietrzyński, G. et al.; Blazhko-type modulation in the double-mode RR Lyrae stars of the OGLE Galactic bulge collection; MNRAS, 447, 3756 (2015); ADS, PDF, arXiv:1411.2447
• Moskalik, P., Smolec, R., Kolenberg, K., Molnar, L., Kurtz, D.W., Szabo, R., Benko, J.M., Nemec, J.M., Chadid, M., Guggenberger, E. et al.; Kepler photometry of RRc stars: peculiar double-mode pulsations and period doubling; MNRAS, 447, 2348 (2015); ADS, PDF, arXiv:1412.2272
• Netzel, H., Smolec, R., Moskalik, P.; Double-mode radial-non-radial RR Lyrae stars in the OGLE photometry of the Galactic bulge; MNRAS, 447, 1173 (2015); ADS, PDF, arXiv:1411.3155
• Daszyńska-Daszkiewicz, J., Dziembowski, W., Jerzykiewicz, M., Handler, G.; Oscillation modes in the rapidly rotating slowly pulsating B-type star μ Eridani, MNRAS, 446, 1438-1448 (2015); PDF, arXiv:1410.6283
• Soszyński, I., Dziembowski, W., Udalski, A., Szymański, M.K., Kubiak, M. et al.; OGLE-BLG-RRLYR-12245: An RR Lyrae Star that Switched from a Double- to Single-Mode Pulsation, Acta Astron., 64, 1-9 (2014); PDF, arXiv:1403.6476
• Nemec, J.M., Cohen, J.G., Ripepi, V., Derekas, A., Moskalik, P., Sesar, B., Chadid, M., Bruntt, H.; Metal Abundances, Radial Velocities, and Other Physical Characteristics for RR Lyrae Stars in The Kepler Field, ApJ, 773, 181 (2013); PDF, arXiv:1307.5820
• Mosser, B., Dziembowski, W., Belkacem, K., Goupil, M.J., Michel, E., Samadi, R., Soszyński, I., Vrard, M., Elsworth, Y., Hekker, S., Mathur, S.; Period-luminosity relations in evolved red giants explained by solar-like oscillations, A&A, 559, A137 (2013); PDF, arXiv:1310.0839
• Pietrukowicz, P., Dziembowski, W., Mroz, P., Soszyński, I., Udalski, A., Poleski, R., Szymański, M.K., Kubiak, M. et al.; Large Variety of New Pulsating Stars in the OGLE-III Galactic Disk Fields, Acta Astron., 63, 379-404 (2013); PDF, arXiv:1311.5894
• Marconi, M., Molinaro, R., Bono, G., Pietrzyński, G., Gieren, W., Pilecki, B., Stellingwerf, R. F., Graczyk, D., Smolec, R., Konorski, P., Suchomska, K., Górski, M., Karczmarek, P.; The Eclipsing Binary Cepheid OGLE-LMC-CEP-0227 in the Large Magellanic Cloud: Pulsation Modeling of Light and Radial Velocity Curves, ApJ Lett., 768, L6 (2013); PDF, arXiv:1304.0860

Publikacje konferencyjne

• Dziembowski, W.; Nonradial oscillations in classical pulsating stars. Predictions and discoveries, w Communications from the Konkoly Observatory (2016), 105, 23; arXiv; RRL2015: High-precision studies of RR Lyrae stars, Visegrad, 19-22 października 2015; www
• Smolec, R.; On period ratios in modulated double-mode RR Lyrae stars, w Communications from the Konkoly Observatory (2016), 105, 69; arXiv; RRL2015: High-precision studies of RR Lyrae stars, Visegrad, 19-22 października 2015; www
• Netzel, H., Smolec, R., Moskalik, P.; Nonradial modes in RR Lyrae stars from the OGLE Collection of Variable Stars, w Communications from the Konkoly Observatory (2016), 105, 31; arXiv; RRL2015: High-precision studies of RR Lyrae stars, Visegrad, 19-22 października 2015; www
• Smolec, R., Bąkowska, K.; Light-curve changes over the Blazhko cycle in RR Lyrae stars, w Communications from the Konkoly Observatory (2016), 105, 215; RRL2015: High-precision studies of RR Lyrae stars, Visegrad, 19-22 października 2015; www
• Smolec, R., Netzel, H., Soszyński, I.; RR Lyrae stars: New discoveries in the OGLE data, Astronomy in Focus, XXIXB, E14 (2016); doi; Proc. of the IAU General Assembly XXIX, Focus Meeting 17: Advances in Stellar Physics from Asteroseismology, Honolulu, 3-14 sierpnia 2015; www
• Smolec, R.; The Blazhko Effect, w Proc. of the Polish Astron. Soc., 3, 22-30 (2016); arXiv; XXXVII Meeting of the Polish Astronomical Society, Poznań, 7-10 września 2015; www
• Netzel, H., Smolec, R.; Non-radial Pulsations in RR Lyrae Stars from the OGLE Collection, w Proc. of the Polish Astron. Soc., 3, 36-41 (2016); arXiv; XXXVII Meeting of the Polish Astronomical Society, Poznań, 7-10 września 2015; www
• Bąkowska, K., Smolec, R.; RR Lyrae stars with Blazhko modulations in the OGLE collection, w Proc. of the Polish Astron. Soc., 3, 48-50 (2016); arXiv; XXXVII Meeting of the Polish Astronomical Society, Poznań, 7-10 września 2015; www
• Smolec, R.; Survey of hydrodynamic RR Lyrae models, in EPJ Web of Conferences, 101, 06059 (2015); PDF; The Space Photometry Revolution, CoRoT Symposium 3, Kepler KASC-7 joint meeting, Tuluza, 6-11 lipca 2014; www
• Smolec, R.; Two unusual, radially pulsating stars, in Proc. of the Polish Astron. Soc., 1, 65-70 (2014); PDF; XXXVI Polish Astronomical Society Meeting, Warszawa, 11-15 września 2013; www
• Moskalik, P.; Multi-mode oscillations in classical Cepheids and RR Lyrae-type stars; IAUS 301, p. 249 (2014); PDF, arXiv:1401.7271; IAU Symposium No. 301: Precision Asteroseismology: Celebration of the Scientific Opus of Wojtek Dziembowski, Wrocław, 19-23 sierpnia 2013; www
• Smolec, R.; Mode selection in pulsating stars; IAUS 301, p. 265 (2014); PDF, arXiv:1309.5959; IAU Symposium No. 301: Precision Asteroseismology: Celebration of the Scientific Opus of Wojtek Dziembowski, Wrocław, 19-23 sierpnia 2013; www
• Szewczuk, W., Daszyńska-Daszkiewicz, J., Dziembowski, W.; Interpretation of the oscillation spectrum of HD 50230 - a failure of richness; IAUS 301, p. 109 (2014); PDF, arXiv:1311.2818; IAU Symposium No. 301: Precision Asteroseismology: Celebration of the Scientific Opus of Wojtek Dziembowski, Wrocław, 19-23 sierpnia 2013; www

Prezentacje

---