Pulzáló vörös óriáscsillagok fényváltozásának idő-frekvencia analízise Szerző: Bebesi Zsófia Témavezető: Dr. Szatmáry Károly SZTE 2003

Előadásvázlat Idő-frekvencia módszerek matematikai hátterének ismertetése TiFrAn A TiFrAn tesztelése szimulált adatsorokon Az AGB csillagok bemutatása A TiFrAn alkalmazásai valódi idősorok esetében: 24 hosszú periódusú, pulzáló vörös óriáscsillag vizuális észlelései. Összefoglalás

Stacionárius jelek  Fourier-transzformáció Időben változó spektrális komponensek  Idő-frekvencia eloszlások Gábor-transzformáció: Wavelet-transzformáció: Idő-frekvencia módszerek Az analizáló (mother-) wavelet karakterisztikus szélessége fordítottan arányos az f próbafrekvenciával. Az idő-frekvencia sík lefedése a Gábor- és a Wavelet-transzformációk bázisfüggvényeivel: STFT: az ablakszélesség minden frekvencián azonos Wavelet: az ablakszélesség a frekvenciával skálázódik.

Általánosított idő-frekvencia eloszlásfüggvény (Cohen, 1966): Wigner Choi-Williams Zhao-Atlas-Marks Különböző tulajdonságú magfüggvények definiálhatók:

TiFrAn

Nem egyenletes mintavételezés (szakadás, űrök az adatsorban) WAVLSTFT CWD ZAM WD PWD

Folyamatos periódusváltozás WAVL STFTCWD ZAM WD PWD

Random periódusváltozás WAVL STFT CWD ZAM WD PWD

Módusváltás WAVLSTFT CWD ZAM WD PWD

Az Aszimptotikus Óriáság (AGB) csillagai Fényváltozás  RADIÁLIS PULZÁCIÓ Kiterjedt burok  vörös szín, alacsony T eff ( K) Kettős energiatermelés: a magot körülvevő H- és He-héjakban Alacsony felszíni gravitáció + pulzáció lökéshullámai: tömegvesztés (esetenként cirkumsztelláris anyag) Termális pulzusok, He-héj fellobbanások (Mirák)  periódus- és luminizitásváltozás Jellegzetes típusok: Félszabályos (SR) Mira RV Tauri

24 hosszú periódusú változó vizuális észleléseinek elemzése. - 2 RV Tauri, - 10 félszabályos, - 12 Mira típusú csillag. A TiFrAn csillagászati alkalmazásai

Az adatsorok 3 nemzetközi publikus (AFOEV, VSOLJ, VSNET) és egy közvetett forrásból (AAVSO) származnak. A TiFrAn alkalmazása során ekvidisztáns idősorokra van szükség.

R Sct WAVL CWD ZAM RV Tauri típusú változók

RX UMa (SRb) Amplitúdómoduláció: 2 közeli frekvencia: f 0 = c/d f 1 = c/d  lebegés Félszabályos változócsillagok WAVL CWD ZAM

RY UMa (SRb) Hosszú periódusú amplitúdómoduláció változó átlagfényesség és amplitúdó Blazskó-effektus-szerű Lapultság feltételezhető  a rotáció hatásai megjelennek a fénygörbén WAVL CWD ZAM

V Boo (SRa) Régóta tartó amplitúdócsökkenés konstans átlagfényesség és periódus mellett  Lehetséges ok: csillapítás az ionizációs zónában WAVL CWD ZAM

V CVn (SRa) Lebegés: f 0 = c/d f 1 = c/d A komponensek amplitúdói elég különbözőek: a jelenség nem látszik tisztán. WAVL CWD ZAM

R Aql WAVL CWD Mira típusú változócsillagok Folyamatos periódusváltozás  He-héj fellobbanás Luminozitásváltozás  periódusváltozás Parabolikus O-C diagramok (egyenletes növekedés, vagy csökkenés) esetén.

S Ori WAVL CWD

T UMi WAVL CWD

Y Per Széngazdag Hirtelen (400 nap alatt!) amplitúdó- csökkenés A periódus (256 nap) azóta a felére (127 nap) csökkent.  Rezonancia? Elvileg a konvekció is átrendezheti a csomófelületeket. WAVL CWD ZAM

Dolgozatomban a napjainkban egyre szélesebb körben ismertté és alkalmazottá váló idő- frekvencia módszerek egyik csillagászati alkalmazását mutattam be. Célom az egyes módszerek hatékonyságának feltérképezése, és általános jellemzőik vizsgálata volt a különféle időbeli lefutású és spektrális tulajdonságokkal rendelkező adatsorokra vonatkozóan. Munkám során az MTA KTM CSKI munkatársai (Kolláth Zoltán, Csubry Zoltán) által kifejlesztett szoftvert, a TiFrAn-t használtam. Rövid áttekintést adtam az idő-frekvencia módszerek matematikai alapjairól különös tekintettel a TiFrAn-nal kiszámítható eloszlásfüggvények fontosabb tulajdonságaira. Az egyes módszereknek a periódusanalízis során mutatott hatékonyságát 14 szimulált adatsoron teszteltem (ezek közül az előadás kereteiben 4-et mutattam be). Valódi égitestek esetében a TiFrAn-nal 24 hosszú periódusú változócsillag vizuális fényességadatait elemeztem, melyeket nemzetközi adatbázisokból (AFOEV, VSOLJ, VSNET, AAVSO) gyűjtöttem össze. A vizsgált égitestek a HRD Aszimptotikus Óriáságán elhelyezkedő, a csillagfejlődés egyik legvégső stádiumában tartózkodó, radiálisan pulzáló vörös változók (SR, Mira, RV Tauri). Pulzációjukban feltehetőleg többnyire jellegzetes evolúciós hatások (tömegvesztés, konvekciós átrendeződés, He-héj fellobbanások, rezonanciák) állnak, melyek minél szélesebb körű feltérképezése az asztrofizika fontos feladatainak egyike. A kiválasztott csillagok észlelt rezgési sajátosságait - a rendelkezésre álló szakirodalmi forrásokra támaszkodva - külön-külön vizsgáltam, keresve a folyamatok hátterében húzódó fizikai okokat. Összefoglalás

Néhány Mira típusú csillag az utóbbi időszakban folyamatos periódusváltozást mutatott, melyet feltehetőleg a magot körülvevő He-héj nukleáris fellobbanása (Wood & Zarro, 1981) váltott ki. Erre a jelenségre vonatkozóan a korábbi eredményekből TDK-dolgozat (Bebesi, 2002), valamint a T UMi drasztikus perióduscsökkenésének elemzésére A&A publikáció (Szatmáry, Kiss & Bebesi, 2003) is született.