Бондарь Аркадий ВАЛЕРИЕВИЧ ИССЛЕДОВАНИЯ диффузных межзвездных ПОЛОС С помощью СПЕКТРОСКОПИИ высокого разрешения
Тип:
Автореферат
Короткий зміст:
У Вступі дається опис історії виникнення проблеми дифузних міжзоряних смуг, основних гіпотез, висунутих для пояснення при¬чин їхнього утворення в спектрах почервонілих зір; відмічаються їхні відомі спостережні властивості; коротко розглядаються сучасні методи і перспективи досліджень ДМС. Після цього обґрунтовується актуальність роботи, вказується її мета, новизна і підсумовуються результати проведеного дослідження. В Розділі 1 представлено огляд досліджень ДМС. Було від-значено найбільш важливі роботи, які відображають багаторічний прогрес у вивченні ДМС. Зокрема, відмічено важливий перехід від класичних спектрографів з помірною роздільною здатністю і фото- платівок в якості детекторів до ешельних спектрографів високої роз¬дільної здатності і приладів із зарядовим зв’язком в якості детекто¬рів. Завдяки цим інноваціям, зростали такі важливі характеристики спектрів, як роздільна здатність та відношення сигнал/шум. Крім того, почалося масове використання потужних комп’ютерів в оброб¬ці великих масивів даних. Тому кількість знайдених ДМС постійно зростала, особливо завдяки ототожненню надзвичайно слабких стру¬ктур, і на сьогодні сягнула близько 400. Загальними рисами цих робіт були: — проведення ототожнень різних спектральних деталей і відне¬сення їх до дифузних смуг за певними критеріями; — вимірювання параметрів ДМС; — пошук можливої кореляції значень параметрів ДМС з певни¬ми властивостями міжзоряного середовища в різних напрям¬ках зору, як, наприклад, інтенсивності смуг з надлишком ко¬льору EB-V або з концентраціями міжзоряних атомів чи мо¬лекул; — аналіз профілів деяких сильних смуг; — пошук закономірностей у розташуванні ДМС по всьому спек-тральному діапазону, а також пошук регулярностей у розта¬шуванні смуг на невеликих ділянках спектру; — створення спектральних атласів ДМС. У деяких роботах також обговорювалися можливі речовини (но¬сії), які відповідають за утворення ДМС. Головними висновками з цих робіт було те, що, в цілому, довжи¬ни хвиль ДМС залишаються незмінними, незалежно від напрямку зору; інтенсивності смуг можуть показувати добру кореляцію з на¬длишком кольору в деяких напрямках зору; існування груп ДМС, які добре корелюють між собою (“сім’ї”), вказує на те, що за їхнє утворення відповідальні різні речовини; профілі смуг варіюють, і деякі смуги можуть мати субструктури в профілях (не доплерівське розщеплення), які можуть зникати при зміні напрямку зору. В Розділі 2 розглянуто методику проведення дослідження і чин¬ники, враховані для вирішення поставлених задач. Як уже зазнача¬лося вище, в роботі застосовуються методи спектрального аналізу певного типу об’єктів — почервонілих зір, в спектрах яких присутні дифузні міжзоряні смуги. Найважливіші складові, враховані при ви¬конанні роботи, наступні: — Вибір об’єктів спостережень. Підібрані об’єкти — зорі з силь¬ним почервонінням, у спектрах яких присутні дифузні міжзо¬ряні смуги. Вони розташовані в кількох галактичних напрям¬ках, і, таким чином, їхні спектри певною мірою характеризу¬ють різні фізичні властивості міжзоряного середовища. Крім того, це зорі різних спектральних типів, класів світності і з рі- зними швидкостями обертання, що є допоміжним фактором при ототожненні міжзоряних структур. У спектрах вибраних зір відсутнє доплерівське розщеплення в лінії міжзоряного калію КІ біля А 769.9 нм (не спостерігається при роздільній здатності, з якою отримано спектральні дані), або компонен¬ти лінії дуже слабкі і не впливають на сумарний профіль. Тобто зоря просвічує через одну міжзоряну хмару. А оскільки існує певний фізичний зв’язок між носіями ДМС та складови¬ми міжзоряних хмар (особливо К, Na, як зазначалося в [5]), то це дозволяє зробити припущення у “цілісності” профілів і для ДМС. На цій підставі і через те, що для жодної ДМС точна довжина хвилі невідома, вимірювання центральних довжин хвиль проводилися в шкалі лабораторної довжини хвилі лінії міжзоряного калію К І. — Спектральні дані. Спектри були отримані на трьох інструмен¬тах з різних обсерваторій і характеризуються високою роз¬дільною здатністю R > 100000 та високим відношенням S/N (~ 400). Порівняння спектрів з різних інструментів корисне у випадку дуже слабких структур і дозволяє уникнути хиб¬них ототожнень, коли за ДМС приймають деталь у спектрі, яка виникла внаслідок особливостей детектора (матриці ПЗЗ- камери), залишкових інтерференційних фрінгів (fringes), які не були усунені після ділення на “плоске поле” чи телуричних ліній і т. ін. Висока роздільна здатність є бажаною при отото¬жненні слабких деталей, розділенні бленд і аналізі профілів ДМС. — Обробка даних. При первинній обробці виконувалися стан¬дартні процедури врахування байасу (bias), екстракції і діле¬ння на “плоске поле”. Для підвищення кінцевого відношення S/N ділянки спектрів з ДМС сумувались. Усунення телури¬чних ліній відбувалося за допомогою спектру гарячої зорі зі швидким обертанням без почервоніння (зорі n UMa та a Vir в табл. 2). — Ототожнення ДМС. Спектри різних зір перевірялися і по¬рівнювалися між собою. У випадку спектрально-подвійних можна було зробити додаткову перевірку того, що структу¬ра має міжзоряне походження. Для більш надійного отото- жнення зоряних ліній були розраховані допоміжні синтетичні спектри для всіх вибраних об’єктів, виходячи з їхнього спе¬ктрального типу і світності. При віднесенні міжзоряної стру¬ктури до ДМС автор дотримувався виконання певних крите¬ріїв. — Вимірювання. Для більшості ДМС вимірювання параметрів виконувалися однорідно незалежно від форми профілю. Для виконання поставлених задач було вибрано 10 зір ранніх спе-ктральних класів від Об до ВЗ, розташованих на різних променях зору, з дещо різними властивостями міжзоряного середовища. У спе¬ктрах зір більш пізніх спектральних класів багато зоряних ліній, які перешкоджають виявленню слабких ДМС. Спектри зір були отримані на різних спектрографах (MAESTRO, UVES і HARPS) і мають високу роздільну здатність R > 100000, охо¬плюють широкий діапазон довжин хвиль 350.0 1000.0 нм і високе відношення сигнал/шум, переважно більше 300. Важлива вимога — відсутність доплерівського розщеплення в лі¬нії міжзоряного калію КІЛ 769.9 нм у вибраних напрямках зору. Це, в деякій мірі, може бути гарантією того, що профілі ДМС ма¬ють натуральний вигляд. Оскільки вимірювання центральних дов¬жин хвиль ДМС виконувалися в шкалі лабораторної довжини хвилі лінії К І, то питанню просторового зв’язку атомів міжзоряного калію та носіям ДМС приділялася додаткова увага. Зокрема, додатковим аргументом на користь прив’язки ДМС до лінії міжзоряного калію є дослідження, проведене автором у роботі [5]. Широкі (на 2-3 порядки ешельного спектру) і слабкі смуги були виключені з розгляду через брак якісних спектрів зір-стандартів для усунення телуричних ліній. Віднесення спектральної деталі до ДМС відбувалося після ре¬тельної перевірки за допомогою певних критеріїв, запропонованих ще в роботі Хербіга [п]. а саме: присутність спектральної деталі в спектрах зір різних спектральних класів, типів світностей і з різни¬ми швидкостями обертання; вона повинна бути присутньою в спе¬ктрах, отриманих на різних спектрографах; стаціонарною в спектрах спектрально-подвійних; її центральна довжина хвилі близька до зна¬чень, отриманих різними авторами. Контроль за слабкими зоряними лініями відбувався також за до- помогаю синтетичних спектрів. Вимірювання центральних довжин хвиль ДМС виконувалися у більшості випадків однорідно як: Ас = (А1 + А2)/2, а ширини на половині висоти, FWHM — (А2 — А1 ), де А1 та А2 відповідно коро¬ткохвильова і довгохвильова точки профілю ДМС, розташовані на половині відстані між рівнем континууму і найглибшою точкою про¬філю. У висновку до розділу зазначається, що в роботі використову¬валися сучасні методи дослідження міжзоряного середовища. По¬зитивним моментом у правильності ототожнень ДМС виступає різ¬нобічна перевірка (відповідно до заданих критеріїв) тієї чи іншої спектральної деталі. Вибрана техніка вимірювань — також додатко¬вий аргумент на користь достовірності отриманих результатів. У Розділі 3 розглядаються спектрографи і спектральні дані, які були на них отримані. Спектри, використані в роботі, отримувалися протягом 2001 2009 pp. на трьох різних інструментах: MAESTRO (ГАО/МЦ АМЕД, Терскол, Північний Кавказ), HARPS (ESO, JIa Сілла, Чилі) і UVES (ESO, Параналь, Чилі). Для двох спектрографів HARPS і UVES подано їхні технічні ха-рактеристики. Спектрограф MAESTRO (MAtrix Echelle SpecTRO¬graph) — продукт співпраці ГАО і МЦ АМЕД НАН України та С АО (Спеціальної астрофізичної обсерваторії), Росія, розглядається де¬тально. Приведено його оптичну схему, описано мозаїки з дифрак¬ційних ґраток R2, R6 (цифра при “R” — тангенс кута блиску ди¬фракційних ґраток), з якими можна отримувати високу і надвисоку роздільну здатність на різних камерах спектрографа. Мозаїки R2 та R6 складаються з 2-х та 3-х дифракційних ґраток відповідно. Щодо мозаїк було зроблено зауваження відносно ефекту затінення штрихів при роботі з великими кутами блиску (80.°5 для мозаїки R6). Фізичні характеристики спектрографа наведено в табл. 1. Там відображено роздільні здатності для 3-х камер і двох мозаїк (R2, R6), особливості компоновки ешельного спектру на ПЗЗ-камері в різних конфігураціях, а також ширини щілини, які використовуються при спостереженнях.
