Στοιχεία επταμελούς επιτροπής:
Παναγιώτης Νιάρχος Καθηγ. ( επιβλέπων), Ευγενία Αντωνοπούλου Επικ. Καθηγ., Δέσποινα Χατζηδημητρίου Αναπλ. Καθηγ.
Πρωτότυπος Τίτλος:
Μελέτη επιλεγμένων Εκλειπτικών Μεταβλητών Αστέρων τύπου ΕΑ, οΕΑ και ΕΒ Φυσικές Παράμετροι, Εξελικτική Κατάσταση και Τροχιακή Εξέλιξη
Περίληψη:
Η παρούσα διδακτορική διατριβή περιέχει νέες αστροφυσικές πληροφορίες, που
σχετίζονται με τις απόλυτες παραμέτρους και την εξελικτική κατάσταση 40
εκλειπτικών συστημάτων τύπου EA, oEA και EB. Ο τρόπος επιλογής των συστημάτων
βασίστηκε στην ανυπαρξία πλήρων καμπυλών φωτός και έλλειψη γνώσης αναφορικά με
τις απόλυτες παραμέτρους και την εξελικτική τους κατάσταση. Επιπροσθέτως, η
πλειοψηφία των συστημάτων που επελέγησαν ήταν υποψήφια να περιέχουν παλλόμενο
αστέρα-μέλος ή να παρουσιάζουν μεταβολές στην τροχιακή τους περίοδο.
Παρουσιάζονται περιληπτικά όλες οι κατηγορίες των μεταβλητών αστέρων, και
γίνεται ιδιαίτερη εμβάθυνση στις κατηγορίες των εκλειπτικών συστημάτων και τους
παλλόμενους αστέρες τύπου δ Sct. Επιπλέον, παρουσιάζονται οι βασικές εξισώσεις
της νευτώνειας μηχανικής βάσει των οποίων υπολογίζονται οι απόλυτες παράμετροι
των διπλών συστημάτων και η φυσική των αναπάλσεων (π.χ. μηχανισμοί διέγερσης).
Συνοπτικά παρουσιάζονται οι βασικές αρχές λειτουργίας του CCD και η χρήση του
στην Παρατηρησιακή Αστροφυσική. Περίπου το 95% των φωτομετρικών δεδομένων
ελήφθησαν από το Γεροσταθοπούλειο Πανεπιστημιακό Αστεροσκοπείο, ενώ στο
Αστεροσκοπείο Κρυονερίου Κορινθίας και στο Αστεροσκοπείο Σκίνακα ελήφθησαν
επιπλέον δεδομένα που αφορούσαν είτε φωτομετρία σε αμυδρότερους αστέρες είτε
φασματοσκοπία.
Αναφορικά με τις παρατηρησιακές μεθόδους που εφαρμόστηκαν, δίνεται μία πλήρης
και λεπτομερής παρουσίαση για τις τεχνικές επεξεργασίας των δεδομένων και
συγκεκριμένα για τη διαφορική φωτομετρία διαφράγματος και τη φασματοσκοπία με
φασματογράφο φράγματος και τον τρόπο που εφαρμόζονται στις παρατηρήσεις διπλών
συστημάτων και παλλόμενων αστέρων.
Η ανάλυση των δεδομένων των εκλειπτικών συστημάτων βασίστηκε στον κώδικα W-D
υπό το λογισμικό PHOEBE. Στις περιπτώσεις εκλειπτικών συστημάτων με μέλος
αστέρα τύπου δ Sct, στα υπόλοιπα της αφαίρεσης μεταξύ παρατηρησιακών και
θεωρητικών καμπυλών φωτός εφαρμόστηκε η μέθοδος Fourier χρησιμοποιώντας το
λογισμικό PERIOD04, έτσι ώστε να υπολογιστούν οι συχνότητες ανάπαλσης και να
εκτιμηθούν οι τρόποι διέγερσής τους. Δεδομένου ότι τα περισσότερα από τα
επιλεγμένα συστήματα παρουσίαζαν ενδιαφέρουσες μεταβολές της τροχιακής περιόδου
τους, παρουσιάζονται αναλυτικά οι πιθανοί μηχανισμοί διαμόρφωσης της τροχιακής
περιόδου ενός διπλού συστήματος (Light-Time effect, ανταλλαγή μάζας, απώλεια
μάζας, μηχανισμός Applegate και η μετάθεση της γραμμής των αψίδων) με το
αντίστοιχο φυσικό και μαθηματικό τους υπόβαθρο. Επίσης, δίνεται ιδιαίτερη
έμφαση στον συνδυασμό αποτελεσμάτων από την ανάλυση καμπυλών φωτός (και
καμπυλών ακτινικών ταχυτήτων) και από την ανάλυση των OC διαγραμμάτων, ο
οποίος προσδίδει μία πολύ πιο πλήρη εικόνα του εκλειπτικού συστήματος.
Συγκεκριμένα, αποδεικνύεται ότι είναι δυνατόν να βρεθεί η σωστότερη γεωμετρία
Roche που περιγράφει το σύστημα (π.χ. αποχωρισμένο ή ημιαποχωρισμένο) ή ακόμα
και να προκύψουν συμπεράσματα αναφορικά με την ύπαρξη επιπρόσθετων αστέρων στο
σύστημα, αν συνδυαστούν τα αποτελέσματα ποσοτικά ή/και ποιοτικά που προέκυψαν
από αυτές τις δύο ανεξάρτητες μεθόδους ανάλυσης.
Αναλύθηκαν 10 καμπύλες φωτός αποχωρισμένων και 12 ημιαποχωρισμένων εκλειπτικών
συστημάτων, ενώ καθώς τα περισσότερα παρουσιάζουν μεταβολές της τροχιακής τους
περιόδου αναλύθηκαν επιπλέον και τα OC διαγράμματά τους. Τα αποτελέσματα που
προέκυψαν από τα φωτομετρικά μοντέλα των συστημάτων αυτών χρησιμοποιήθηκαν
ακολούθως για να υπολογιστούν οι απόλυτες παράμετροί και για να εκτιμηθεί το
παρόν εξελικτικό στάδιο των αστέρων-μελών τους. Στις περιπτώσεις όπου
εντοπίστηκαν ιδιάζουσες μεταβολές της τροχιακής περιόδου, τα αποτελέσματα των
φωτομετρικών μοντέλων συνδυάστηκαν με αυτά από την OC ανάλυση και προτάθηκαν
οι πιθανότεροι φυσικοί μηχανισμοί που λαμβάνουν χώρα στο σύστημα και ευθύνονται
για τις μεταβολές της τροχιακής περιόδου. Για να ελεγχθεί τόσο η ακρίβεια όσο
και η ορθότητα των μεθόδων που εφαρμόστηκαν για την ανάλυση των συστημάτων,
έγινε σύγκριση των αποτελεσμάτων με αντίστοιχα τα οποία έχουν προκύψει σε άλλα
συστήματα, για τα οποία υπάρχει τόσο φωτομετρική όσο και φασματοσκοπική
πληροφορία και οι παράμετροί τους έχουν υπολογιστεί με μεγάλη ακρίβεια
(Ibanoglu et al. 2006). Η σύγκριση έδειξε ότι όλοι οι αστέρες-μέλη των
συστημάτων που παρουσιάστηκαν, εκτός από μερικούς σε αποχωρισμένα συστήματα,
ακολουθούν πολύ καλά τις κατανομές των Ibanoglu et al. (2006) στα διαγράμματα
M-R και CM. Επιπροσθέτως, εφόσον όλα τα συστήματα έχουν συνολική μάζα μικρότερη
από 3 Μ, αποτελούν χρήσιμη πληροφορία σε αυτό το εύρος μαζών στο δείγμα των
Ibanoglu et al. (2006), ενώ οι συσχετίσεις M-L έδειξαν ότι με την προσθήκη
αυτής της πληροφορίας δεν μεταβάλλονται σημαντικά.
Η κυριότερη συνεισφορά της παρούσας διατριβής είναι η μακράς διαρκείας έρευνα
για τον εντοπισμό παλλόμενων αστέρων τύπου δ Sct σε εκλειπτικά συστήματα.
Δεδομένου ότι αυτός ο τομέας της σύγχρονης Αστροφυσικής συνδυάζει την
Αστεροσεισμολογία και τη φυσική των εκλειπτικών συστημάτων, αλλά και ότι έως
τώρα είναι γνωστά πολύ λίγα τέτοιου είδους συστήματα, οι παρατηρήσεις που
πραγματοποιήθηκαν στο πλαίσιο της διατριβής και οι ανακαλύψεις που έγιναν
μπορούν να θεωρηθούν ιδιαίτερα πολύτιμες. Παρατηρήθηκαν πάνω από 100 υποψήφια
τέτοια συστήματα, από τα οποία σε 13 εντοπίστηκε παλλόμενος αστέρας τύπου δ
Sct. Σε αυτές τις περιπτώσεις, καλύφθηκαν πλήρως οι καμπύλες φωτός και έγινε
λεπτομερή ανάλυση των αναπάλσεών τους. Για τους ίδιους προαναφερόμενους λόγους,
παρατηρήθηκαν άλλα 8 τέτοιου τύπου συστήματα τα οποία ήταν μεν γνωστά, αλλά δεν
υπήρχε πλήρης ανάλυση στη βιβλιογραφία. Τα βήματα της ανάλυσης που
ακολουθήθηκαν ήταν τα ίδια με αυτά που περιγράφηκαν στις προηγούμενες
παραγράφους (ανάλυση καμπυλών φωτός και ακτινικών ταχυτήτων και ανάλυση των OC
διαγραμμάτων), αλλά επιπροσθέτως εφαρμόστηκα και η μέθοδος Fourier για την
εξεύρεση του μοντέλου των αναπάλσεων. Χρησιμοποιώντας τα αποτελέσματα 79
τέτοιου τύπου συστημάτων, τα οποία είναι γνωστά έως σήμερα, έγιναν συσχετίσεις
μεταξύ της περιόδου ανάπαλσης και διαφόρων βασικών αστρικών παραμέτρων, ενώ
προέκυψαν ξεκάθαρες διαφορές μεταξύ των αστέρων τύπου δ Sct που ανήκουν σε
διπλά συστήματα από τους μεμονωμένους. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια της έρευνας
προέκυψαν κρίσιμα ερωτήματα, όπως π.χ. πως η μεταφορά μάζας επηρεάζει τις
αναπάλσεις ή ποιοι αστέρες φασματικού τύπου A-F γίνονται παλλόμενοι τύπου δ
Sct, τα οποία παραμένουν ανοικτά.
Λέξεις-κλειδιά:
Εκλειπτικά συστήματα, Αστρική εξέλιξη, Παλλόμενοι αστέρες, Φωτομετρία, Φασματοσκοπία
