PowerPoint Presentation - Werkgroep Veranderlijke Sterren

Periodeveranderingen van RR Lyrae-sterren
En de gevolgen van sterbevingen
Asten, 12 mei 2007
VVS Werkgroep Veranderlijke Sterren - Patrick Wils
1
O-C methode
• Traditionele methode om periodeveranderingen te
(onder)zoeken
• Bepalen van maxima
• Tellen van aantal cycli (E) tussen maxima
– Goede beginperiode is noodzakelijk!
• Berekenen van de periode (kleinste kwadraten)
• Berekenen van de verschillen
– O(bserved) – C(alculated)
• Plotten van de verschillen
Asten, 12 mei 2007
VVS Werkgroep Veranderlijke Sterren
2
O-C methode: Constante periode
• Juiste periode
• Te korte periode
• Te lange periode
Asten, 12 mei 2007
VVS Werkgroep Veranderlijke Sterren
3
O-C methode: Constante periodeverandering
• Constante afname
• Constante toename
Asten, 12 mei 2007
VVS Werkgroep Veranderlijke Sterren
4
O-C methode: Plotse periodeverandering
• Plotse toename
Asten, 12 mei 2007
VVS Werkgroep Veranderlijke Sterren
5
O-C methode: Dubbelster
• Cyclische wijzigingen
• Gevolg van eindige lichtsnelheid
• Vergelijk:
– heliocentrische correctie
– eclipsen Jupitermanen
• Geen RR Lyrae-sterren bekend in een nauwe
dubbelster
Asten, 12 mei 2007
VVS Werkgroep Veranderlijke Sterren
6
O-C methode: Problemen met bepalen “O”
• Slechts één punt van de lichtcurve (maximum)
• Heterogene methoden voor berekening
– Fourier, modelcurve, nde-graadsveelterm, ...
-> licht verschillende resultaten
• RRc: brede maxima
• Fase kan (intrinsiek) veranderen van cyclus tot cyclus
– Fase-modulatie -> Blazhko-effect
Asten, 12 mei 2007
VVS Werkgroep Veranderlijke Sterren
7
O-C methode: Problemen
• Spreiding van de gegevens
– Foutenmarge (verticaal)
– Lange tussentijd
• Schaal van een O-C-plot:
– constante toename?
– meerdere plotse veranderingen?
• Tellen van aantal cycli
Asten, 12 mei 2007
VVS Werkgroep Veranderlijke Sterren
8
GSC 6199-755 Sco
• NSVS + ASAS-3 + Josch Hambsch
• Eén enkele periode
Asten, 12 mei 2007
VVS Werkgroep Veranderlijke Sterren
9
GSC 6199-755 Sco
• Bereken maxima per jaar: O-C
– Via modelcurve -> homogene resultaten
– Periode “plots” 4 seconden korter eind 2001
– Plots = op minder dan enkele maanden
Asten, 12 mei 2007
VVS Werkgroep Veranderlijke Sterren
10
GSC 6199-755 Sco
• Fase-diagram
– Tijd na een plotse verandering “uitzetten” of “inkrimpen”
– Niet gecorrigeerd voor kleinere amplitude NSVS
Asten, 12 mei 2007
VVS Werkgroep Veranderlijke Sterren
11
HY Com
• Reële periodeveranderingen of grote foutenmarge?
• Hoe tussenliggende periode berekenen?
• Data: Hipparcos, Oja, NSVS, ASAS-3
Asten, 12 mei 2007
VVS Werkgroep Veranderlijke Sterren
12
HY Com
• ASAS-3 data
• Periode van 2003
Asten, 12 mei 2007
VVS Werkgroep Veranderlijke Sterren
13
Berekeningsmethode
• Kies:
– Tijdstippen t1, …, tn van plotse verandering
– Relatieve verandering in frequentie: q1, …, qn
• Tijdstransformatie waarnemingen t -> t’:
Ti(t) = Ti-1(t) + qi (t – ti)
voor ti <= t < ti+1 en 1 <= i <= n
T0(t) = t
voor t < t1
• Bereken de beste periode (Fourier-analyse)
• Zoek beste ti en qi met “downhill simplex” methode
Asten, 12 mei 2007
VVS Werkgroep Veranderlijke Sterren
14
HY Com
• Eén periodeverandering in 2004
Asten, 12 mei 2007
VVS Werkgroep Veranderlijke Sterren
15
HY Com
• Periodeverandering in 2004 en in 2005
Asten, 12 mei 2007
VVS Werkgroep Veranderlijke Sterren
16
HY Com
• 6 periodeveranderingen tussen 1990 en 2005
– +29, -36, +23, -14, +21, -11s
– Afwisselend korter en langer
Asten, 12 mei 2007
VVS Werkgroep Veranderlijke Sterren
17
HY Com
• Recente (7de) periodeverandering?
• Lange constante periode of gemiste
veranderingen?
– Geen data in 1996-1998
Asten, 12 mei 2007
VVS Werkgroep Veranderlijke Sterren
18
RU Psc
• 2 periodeveranderingen
– +23s en -20s
Asten, 12 mei 2007
VVS Werkgroep Veranderlijke Sterren
19
Profiel:
RR Lyrae sterren met frequente plotse periodeveranderingen
• RRc, alle mogelijke periodes:
– Vrij kort: GSC 6199-755 (0.25d)
– Vrij lang: HY Com (0.45d)
– Andere: RU Psc (0.39d)
– Uit literatuur: T Sex (0.32d), ST CVn (0.32d)
• Niet in NSVS/ASAS data
– Enkel sterren met een hump?
• Ook bij RRab:
– Meestal minstens één plotse verandering als meerdere
decennia waargenomen
– Veranderingen lijken minder frequent
• vb. RR Gem, BK Dra, RR Lyr, …
– IV Cyg: 2 periodeveranderingen met 20 jaar tussentijd
• Blazhko-sterren?
– V442 Her (onduidelijk: zeer lange Blazhko-periode)
Asten, 12 mei 2007
VVS Werkgroep Veranderlijke Sterren
20
Plotse veranderingen bij andere pulsators?
• Cepheïden:
– Pop. I: T Mon
– Pop. II: kappa Pav, ST Pup
• Mira-sterren?
–
–
–
–
Periode verandert van cyclus tot cyclus
Cumulatief effect?
Zelfde oorzaak?
Indicaties voor
constant veranderende
periode
• R Aql, T UMi,
W Dra, ...
• (Pulsars)
Asten, 12 mei 2007
VVS Werkgroep Veranderlijke Sterren
21
Oorzaken: Evolutie
• Pulsatieconstante: Q = P √ρ
-> Door kernfusie wijzigt de dichtheid (compacter)
-> Zeer kleine (continue) toename van de periode
• Mogelijke verklaring voor SV Eri, RT Equ
• Onmogelijk voor GSC 6199-755, RU Psc en HY Com
Asten, 12 mei 2007
VVS Werkgroep Veranderlijke Sterren
22
Intermezzo: Aardbevingen
• Plotse beweging van tectonische platen
• Aardbeving wijzigt (zoals op 26 december 2004):
– rotatie-as (Noordpool 2.5 cm opgeschoven richting Japan)
– rotatieperiode (-2.68 µs)
– vorm van de aarde (10-10 minder afgeplat)
Asten, 12 mei 2007
VVS Werkgroep Veranderlijke Sterren
23
Oorzaken: “Sterbevingen”
• Inwendige van de ster is niet homogeen en ook niet sferisch
symmetrisch
• Kernfusie gebeurt niet radiaal symmetrisch
• Plotse menging van hoeveelheid helium in de kern (Sweigart &
Renzini 1979)
• Aanleiding voor verandering in pulsatieperiode (kortere en
langere periode mogelijk)
• Verklaart de grootte van de verandering
• Gemiddeld eens om de eeuw/paar eeuwen
– Geen verklaring voor RRc (enkele jaren)
– Mogelijke verklaring voor RRab (enkele decennia)
• Geen verder theoretisch werk gedaan
• Vergelijk ook: niet-radiale pulsaties in de zon
– Periode: enkele minuten
– Doven vrij snel uit
Asten, 12 mei 2007
VVS Werkgroep Veranderlijke Sterren
24
Boventoonpulsaties: meer sterbevingen?
• S&R: geen boventoonpulsaties onderzocht
• Is er een verband tussen de frequentie van
sterbevingen en de pulsatiemode?
– Beter gemengd?
• Wat gebeurt er dan in dubbelmode sterren?
– Evolutie van V53 in M15:
• Fundamentele periode daalt
• Boventoonperiode stijgt
– Nog te weinig data
• In de Melkweg zijn de meeste slechts enkele
jaren gekend
– Moeilijker periodeveranderingen te bepalen
Asten, 12 mei 2007
VVS Werkgroep Veranderlijke Sterren
25
Onopgeloste vragen
• Klopt het theoretische model?
• Waarom afwisselend kortere/langere periode?
– Zijn er voorbeelden waar dat niet zo is?
• Waarom verschilt de frequentie van sterbevingen zo veel van
ster tot ster?
• Wat is het percentage van frequente “bevers”
t.o.v. “stille” sterren?
– Hoeveel “bevers” kunnen we nog vinden?
• Komen sterbevingen ook voor, en wat is het gevolg van een
sterbeving, in:
– Blazhko-sterren?
– Dubbelmode sterren?
• Komen ook tsunami’s voor?
– Niet-radiale pulsaties gedurende korte tijd
• Zijn sterbevingen voorspelbaar?
Asten, 12 mei 2007
VVS Werkgroep Veranderlijke Sterren
26
Projectvoorstel
• Telescoop+CCD steeds op HY Com gericht
– San Andreas-breuk onder de RRc-sterren
• Antwoord op:
– Hoe lang duurt zo’n plotse verandering echt?
• Uren, dagen, weken?
• Is er iets ongewoons in de lichtcurve te zien?
– Hoe (on)stabiel is de periode in de tussentijd?
• Kleinere schommelingen?
• Andere kandidaten, als HY Com niet zichtbaar is
• Onmogelijk op professionele sterrenwachten:
– Veel (nutteloze?) waarnemingstijd
– Succes niet verzekerd
• geen veranderingen
• tijdens conjunctie
• Af en toe waarnemen van alle hier vermelde sterren, is een
goed begin
Asten, 12 mei 2007
VVS Werkgroep Veranderlijke Sterren
27