R Щита

R Щита

Звезда
История исследования
Открыватель	Э. Пиготт
Дата открытия	1795 год
Наблюдательные данные (Эпоха J2000.0)
Тип	желтый сверхгигант
Прямое восхождение	18ч 47м 29.0с
Склонение	-05° 42′ 18.0″
Расстояние	1 410 св. год (431 пк)[1]
Видимая звёздная величина (V)	Vmax = +5.87m, Vmin = +7.86m, P = 140.2 д[2]
Созвездие	Щит
Астрометрия
Лучевая скорость (Rv)	–44.0[2] км/c
Параллакс (π)	2.32±0.82[2] mas
Абсолютная звёздная величина (V)	-2.6[3]
Характеристики
Спектральный класс	G0Iaevar[2]
Показатель цвета (B − V)	+1.47[2]
Показатель цвета (U − B)	+1.64[2]
Переменность	RV Tau[2]
Физические характеристики
Радиус	87.4[1] R☉
Температура	4 500[4]—5 190[1] K
Светимость	9400±7100[1] L☉
Металличность	13%[2]
Другие обозначения R Щита, R Scuti, R Sct BD -05°4760, HD 173819, HIC 92202, HIP 92202, HR 7066, IRAS 18448-0545, IRC -10461, PPM 202138, RAFGL 5296S, SAO 142620, 2MASS J18472894-0542185, AAVSO 1842-05, GC 25735, GCRV 11230, GSC 05126-00503, JP11 3024, PLX 4334, SKY# 34542, TYC 5126-503-1, UBV UCAC3 169-207503, uvby98 100173819 V, YZ 0 4046,
Информация в базах данных
SIMBAD	данные

Координаты:  18^ч 47^м 29.0^с_-05° 42′ 18.0″

R Щита (R Scuti, R Sct) — желтый сверхгигант и пульсирующая переменная типа RV Тельца находящаяся в созвездии Щита.

Переменная R Щита был открыта в 1795 году английским астрономом Э. Пиготтом, в то время когда было известно лишь несколько переменных звёзд и об их классификации не было и речи^[5]. R Щита находится примерно в одном градусе к северо-западу от рассеянного скопления Дикая Утка (M1, NGC 67051), на северном краю звёздного облака в Щите. При максимуме светимости, переменная достигает яркости около 4^m.5 величин и видна невооруженным глазом. Даже когда светимость звезды уходит в глубокий минимум 8^m.8, R Щита можно найти даже самым скромным оборудованием. База данных AAVSO содержит более 110 000 наблюдений этой звезды, охватывающих почти столетие^[5].

Определение расстояния

Определение расстояния до звезды представляет известные трудности. С одной стороны данные со спутника Hipparcos указывают, что параллакс звезды 2,32 миллисекунд дуги^[2] и, соответственно, расстояние до нее может быть определено в 431 парсек (1 410 световых лет)^[1]. Однако изучение зависимости период-светимость подобный тому, что используется для цефеид показывает, что R Щита находится на расстоянии 750 парсек (2 400 световых лет) со светимостью около 9 400 $~L_\odot$^[4]. Подобная оценка делает R Щита в два раза более яркой, чем самые яркие звёзды типа RV Тельца. Сами авторы исследования сомневается в высокой светимости звезды и в результате расстояние предполагается вдвое меньшим^[4].

Звёзды типа RV Тельца составляют небольшой, но интересный класс пульсирующих ярких жёлтых сверхгигантов. Такие звезды, как правило, встречаются среди пожилых звёзд населения II и концентрируются в галактическом гало. Несколько звезд этого класса были найдены в шаровых скоплениях и, следовательно, расстояния до них достаточно хорошо известны. По Уолгрену^[6] звёзды типа RV Тельца не были найдены в рассеянных звёздных скоплениях или Магеллановых Облаках. Также нет никаких свидетельств, что они являются членами двойных или кратных звёздных систем.

По типу переменности звёзды типа RV Тельца лежит где-то между цефеидами и миридами. При изучении этого класса звёзд можно больше узнать о периоде между двумя важными этапами эволюции звёзд. Звёзды этого класса имеют относительно небольшую массу, низкую металличность и находятся в том временном периоде, когда они переходят с асимптотической ветви гигантов к белым карликам. Этот переход не очень хорошо понятен и звёзды типа RV Тельца могут выступить в качестве потенциального моста через плохоизученный эволюционный пробел^[7]. Этот пост-АВГ этап звёздной эволюции по астрономическим меркам очень короткий и длится всего несколько тысяч лет. Из-за высокой потери массы, многие из них, вероятно, станут планетарными туманностями. Некоторые же из них, однако, могут развиваться так медленно, что околозвёздные оболочки рассеются прежде, чем стать заметными. Звезда R Щита по мнению исследователей, не является пост-АВГ звездой и находится ещё в стадии гелиевого горения. Масса пыли окружающая звезду оценивается как 0,1×10^-5 $~M_\odot$, средний размер пылинок оценивается в 1 мм^[4]. Сама пыль сосредоточена недалеко от поверхности звезды: размер пылевой оболочки не превышает 14 а.е. (расстояние от Солнца до области между Сатурном (9,5 а.е) и Ураном (19 а.е))^[4].

Трудности с классификацией

Путаница с классификацией звёзд типа RV Тельца происходит очень часто. Их ошибочно идентифицируют с красным полуправильными переменными (SRC) , желтыми полуправильными переменными (SRD), а также по фотометрическим свойствам с переменными типа W Девы. Несмотря на кривую блеска переменных типа RV Тельца R Щита считались отличной от них, и не была сразу включена в этот класс, после того появилась разветвленная система классификации переменных звёзд, предложенная Г. Людендорфом в 1928 году^[5]. Исторически сложилось так, классификация звёзд типа RV Тельца была основана на нескольких функциях, и, к сожалению, не образовала однородный класс звёзд. В настоящее время, звёзды типа RV Тельца классифицируются по трем параметрам:

1. по различиям в кривой блеска;
2. по периодам;
3. по спектральным особенностям.

Эти звезды имеют характерные изменения кривой блеска, которые показывают, чередования глубоких (первичных) и мелких (вторичных) минимумов, амплитуда при этом меняется в пределах 4^m величин. Период определяется как интервал между двумя глубокими минимумами и колеблется от 30 до 150 дней, являясь промежуточным между длительным периодом цефеид и коротким периодом мирид. Звёзды эти, как правило, спектрального типа F или G (сравнимо с цефеидами) при минимальном блеске и G или К в максимуме блеска (похожи на мириды ранних спектральных классов). Именно на этапе спектральной классификации звёзды типа RV Тельца, попадают сразу под два критерия. Кроме того, эти звёзды также обладают характеристиками класса светимости II-Ib, а иногда и Ia. В ОКПЗ звёзды типа RV Тельца дополнительно классифицированы в зависимости от их фотометрических особенностей: RVa — переменные типа RV Тельца, которые не меняют среднюю величину яркости. R Щита является примером этого типа. RVb — переменные типа RV Тельца,, которые периодически меняют средней величину яркости с периодом от 600 до 1 500 дней (или более), с амплитудой до 2^m величин. Сама RV Тельца является примером звезды этого типа^[5].

В 1963 году Престон и др^[8]. выполнили спектроскопические и фотометрические исследования звёзд типа RV Тельца в результате которого они были разделены на три различные группы на основе спектроскопических свойств, обозначенных буквами " А ", "B" и "C". Звезды класса А обычно включают в себя звёзды спектральных типов G или K, которые иногда могут показывать в спектре углеводородную группу CH и цианогруппу CN, а также показать присутствие оксида титана (TiO). B-звезды, как правило, богаты углеродом, со слабыми полосами поглощения металлов, и сильными полосами CH и CN между вторичным и первичным максимумами. Звезды класса С показывают слабые металлические линии в спектре и напоминают звёзды B-класса, но с отсутствием CH или CN групп. Считается, что звезды класса А более молодые и богатые металлами, чем класс C. В 1979 году Доусон подразделил^[5] звёзды A-типа на A1-звёзды, которые демонстрируют присутствие оксида титана вблизи минимума блеска, в то время как тип звёзды типа А2 нет. С помощью инфракрасных исследований, было установлено, что звезды типа RV Тельца обладают околозвездной оболочкой из пыли, которая образуется во время пульсаций с помощью ударной волны. В 1985 году Ллойд Эванс предположил^[5], что, возможно, две группы звезд RVa и RVb не относятся к различным классом. RVb-звёзды могут просто находиться в активной фазе, в которой пылевая оболочка пополняется за счет образования пыли близко к звезде. Однако пыль может быть выметена звёздным ветром и в отсутствии притока свежей пыли звезда поменяет свой класс на RVa, с гораздо менее плотной оболочкой. RVa-звёзды, по сути, имеют тонкие оболочки пыли или могут иметь плотную концентрацию пыли, но на больших расстояниях от звезды. В качестве альтернативы, можно предположить, что два класса просто отражают последовательность эволюции звёзд. Анализ данных со спутника IRAS показывает^[7], что темп потери массы звёздами типа RV Тельца, по-видимому, значительно сокращается и вполне вероятно, что эти звезды только что прошли фазу быстрой потери массы, характерной для последней стадии асимптотической ветви гигантов и в настоящее время больших выбросов пыли не происходит^[5].

Причина пульсаций

Хотя точная природа звёзд типа RV Тельца до сих пор не разработана, были предложены множество теории для объяснения механизма пульсаций. Одна из самых ранних теорий появилась вскоре после открытия R Щита Э. Пигготом, в которой он предположил, что изменения яркости R Щита объясняются вращением звезды со светлыми и темными пятнами. В настоящее время считается, что основная переменность возникает в результате пульсаций с резонансом 2:1 между основной модой и обертонами, накладывающимися на неё^[5]. Причиной изменений светового потока могут быть, по крайней мере, два отдельных вида атмосферных пульсаций, которые и определяют спектроскопические особенности звёзд. Этот процесс похож на процессы, происходящие с миридами и, таким образом, может указывать на эволюционную связь между ними и звёздами типа RV Тельца^[5]. Исследования Фокина (1994) предсказывают, что две ударные волны образуются в ходе каждого цикла. Основная ударная волна больше по амплитуде, а вторая слабее и генерируется непосредственно перед вторичным минимумом яркости^[9].

Вверху: Кривая блеска R Щита (сглаженная) — источник AAVSO; Внизу: синтетическая кривая блеска, полученная с помощью оператора эволюции динамических систем. Обратите внимание на сходство с наблюдаемой кривой блеска.

На основании анализа этих удивительных звезд, было высказано предположение, что низкоразмерные хаотические пульсации могут играть определенную роль в наблюдаемых вариаций света. Реконструкция динамики R Щита показывает, что нерегулярная звездная переменность большой амплитуды является результатом сложения низкоразмерных хаотических пульсаций, которые возникают просто и естественно в динамике звезды. Свойства нерегулярных пульсаций могут быть использованы для исследования внутренностей звёзд и обеспечить новое понимание их строения и эволюции^[5].

Особенности R Щита

R Щита является самым ярким представителем звёзд типа RV Тельца На основе фотометрических и спектроскопических особенностей можно установить, что она является членом класса RVa и имеет первичный период изменения светимости около 144 дней, и, как звезда типа RVa он не проявляет никаких долгосрочные вариации средней яркости. Спектр звезды показывает сильные линии оксида титана (TiO), которые возникают, когда звезда снижает свою яркость до величины ниже 5^m,8, но, как правило, отсутствует в остальной большей части цикла. Яркие линии водорода появляются во время максимума светимости, которые становятся линиями поглощения после того, как звезда достигает пика яркости^[5]. Выбросы пыли после первичного минимума яркости связаны с первичной ударной волной. Они сильнее, чем выбросы, связанные со вторичными пульсациями, которые следуют за вторичными минимумами яркости. С помощью спектроскопических исследований, полученных во время глубокого минимума в 1981 году, были обнаружены десятки малых выбросов, а также чрезвычайно сильные линии TiO. Предполагается, что концентрации пыли находятся вблизи поверхности звезды, а не в расширившейся атмосфере^[5]. Эти эмиссионные линии появляется, чтобы исчезнуть, как только звезда станет ярче.

В 1985 году, было обнаружено, что R Щита, достигла спектрального типа M5.3. Такое было зафиксировано только один раз во время глубокого минимума 1932 года^[10]. Продолжение исследований показало, что звезда сохранила свои линии TiO и во время максимума светимости^[5].

Кривая блеска R Щита в период с 1 января 2009 года по 24 ноября 2010 года. Нумерация дней — юлианская. Источник — AAVSO.

Было высказано предположение^[5], что спектральное поведение R Щита во время минимума напоминает поведение звёзд типа R Северной Короны (RCB). Звёзды обоих классов имеют фотометрическое сходство, так как они обычно показывают резкие и глубокие провалы яркости на кривой блеска: они снижают яркость на 3^m-7^m величин почти за месяц и могут остаться на минимуме светимости недели (звезды типа RV Тельца) и до нескольких лет (RCB звезды). Кроме того, оба типа звёзд окружены оболочкой из околозвездной пыли.

Исследование изменений блеска R Щита на протяжении более века позволило обнаружить снижение периода пульсаций в1941 году, когда он уменьшился с 70,95 до 70,0 дней. Таким образом, это исследование подтверждает точку зрения, что если звёзды типа RV Тельца являются пост-АВГ звёздами, то периоды их пульсаций должны уменьшаться, в связи с быстрой эволюцей в сторону более высоких температур и меньших радиусов^[11].

Наблюдения R Щита

Положение R Щита на карте созвездия

Будучи одной из самых ярких звёзд типа RV Тельца R Щита является довольно лёгким объектом для наблюдений, в том числе и для телескопов с небольшой апертурой. R Щита относительно легко найти с помощью двух ярких объектов, находящихся рядом с переменной. Первый — бета Щита — расположен на 1° севернее, а второй — рассеянное звездное скопление M11 — расположен на 1° юго-восточнее. Созвездие Щит находится недалеко от небесного экватора и поэтому R Щита хорошо видна как в северном, так и в южном полушарии. Рекомендуемая частота наблюдений R Щита — несколько раз в неделю^[5].

Примечания

1. ↑ ^{1 2 3 4 5} `Spectral analysis for the RV Tau star R Sct. NOAO Education & Public Outreach.
2. ↑ ^{1 2 3 4 5 6 7 8 9} «V* R Sct -- Variable Star of RV Tau type», Centre de Données astronomiques de Strasbourg, <http://simbad.u-strasbg.fr/simbad/sim-id?Ident=HR+7066> 
3. ↑ Из видимой звёздной величины и параллакса
4. ↑ ^{1 2 3 4 5} Ruyter, S; Winckel; Dominik; Waters; Dejonghe (2005). «Strong dust processing in circumstellar discs around 6 RV Tauri stars. Are dusty RV Tauri stars all binaries?». Astronomy and Astrophysics 435 (1): 161–166. DOI:10.1051/0004-6361:20041989. Bibcode: 2005A&A...435..161D.
5. ↑ ^{1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15} BBJ R Scuti  (англ.). AAVSO (20 июня 2011).
6. ↑ Wahlgren, G. M. The Rv-Tauri and SRD Variables  (англ.). Astronomy Abstract Service (январь 1993).
7. ↑ ^{1 2} Jura, M. RV Tauri Stars as Post-Asymptotic Giant Branch Objects  (англ.). The Astrophysical Journal, 309, 732-736. (1986).
8. ↑ Preston, G.W., W. Krzeminski, J. Smak, and J.A. Williams A Spectroscopic and Photoelectric Survey of the RV Tauri Stars  (англ.). Astrophysical Journal, 137, 401-430 (1963).
9. ↑ Fokin, A.B. Nonlinear Pulsations of the RV Tauri Stars  (англ.). Astronomy & Astrophysics, 292, 133-151 (1994).
10. ↑ .Wing, Robert F. (Февраль 1987). «Recent Work on RV Tauri Stars». Journal of the AAVSO 15: 212-219.
11. ↑ Percy, John R., Michael Bezuhly, Monica Milanowski, and Endre Zsoldos The Nature of Period Changes in RV Tauri Stars  (англ.). Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 109, 264-269 (1997).