[M31] NGCA-V66, [M31] BMAM-V833 - Odkrycie nowej gwiazdy zmiennej typu RV Tauri w M31

[bajastro]

Wydawałoby się, że w M31 nie ma już nic nowego do odkrycia. Galaktyka jest badana przez astronomów zawodowych od 100 lat. A tu taka niespodzianka niemal na początku roku 2021 nam się przytrafiła

 

Gwiazda [M31] NGCA-V66 nazwana również jako [M31] BMAM-V833 jest gwiazdą zmienną typu RVA. Została ona odkryta 12 stycznia 2021 r. metodą data mininig razem z rumuńskim miłośnikiem astronomii Gabrielem Cristianem Neagu.

 

Na początku nie było łatwo z jej poprawną klasyfikacją. Najpierw myśleliśmy, że to jest DCEP. Próby wyznaczenia odległości przeze mnie na podstawie zależności okres-jasność zakończyły się niepowodzeniem (30 mln lat świetlnych). Trochę (10x) za dużo jak na M31! Chwila zastanowienia się, przecież są cefeidy typu II. Klasyfikacja opierała się o wyznaczoną połowę wartości okresu na podstawie wyniku analizy periodogramu, co sugerowało typ W Virginis (CWA), ale wciąż okres był dość długi, średnio pasujący do opisu gwiazd W Vir, dostępnego na stronie International Index of Variable Stars (VSX). Możliwość, że ta gwiazda to jednak może być typ RV Tauri ciągle nie dawała mi spokoju, a gwiazda była już zgłoszona przez Gabriela Cristiana Neagu jako CWA

Ale jak to! Przecież tam krzywe wyglądają jak dla ciasnych układów zaćmieniowych EW a dla niektórych nawet są nieregularne. Pozostało więc sprawdzenie jak wygląda wykres fazowy dla podwojonego okresu. To był strzał w 10-tkę: RVA w M31!

 

Nasza zmienna jest teraz obok słynnej cefeidy Hubble'a (M31 V0619). E. Hubble badał cefeidy w pobliskich galaktykach, m.in. w M31. Pozwoliło mu to wykazać w 1924 r., że mgławice spiralne nie leżą w Drodze Mlecznej, ale są osobnymi galaktykami.

 

Okres pulsacji odkrytej gwiazdy RVA wynosi 192 dni, jasność zmienia się w zakresie 18.7 – 20.0 r (dane dla filtru fotometrycznego Sloan r).

 

Odkrycie było możliwe dzięki analizie danych z teleskopu ZTF [1] i Pan-STARRS1 [2]. Raport został wysłany do American Association of Variable Star Observers (AAVSO), następnie został opublikowany na stronie VSX:

https://www.aavso.org/vsx/index.php?view=detail.top&oid=2215296

 

Gwiazdy zmienne BL Herculis, W Virginis oraz RV Tauri należą do rodziny cefeid typu II, dla których również jest spełniona zależność okres-jasność. Gwiazdy te mogą być użyte jako świece standardowe, czyli wzorce odległości do wyznaczania odległości do pobliskich galaktyk.

Rys. 1. Rodzina cefeid typu II: BL Herculis, W Virginis, RV Tauri

Źródło: http://ogle.astrouw.edu.pl/atlas/type_II_Cepheids.html

 

Gwiazdy RV Tauri dzielą się na dwa główne podtypy:

RVA – gwiazdy, dla których średnia jasność nie zmienia się w czasie

RVB – obiekty, dla których średnia jasność zmienia się w okresie 600-1800 dni (są nawet dłuższe okresy).

 

Ponadto cechą charakterystyczną gwiazd RV Tauri jest występowanie naprzemiennie minimum głębszego i płytszego. Stąd krzywe wyglądają jak dla gwiazd zaćmieniowych EW. Często występuje sytuacja, w której główne minimum staje się płytsze, a wtórne minimum jest głębsze niż główne. Natura takiego zachowania gwiazd RV Tauri nie jest jeszcze poznana. Rys 2. przedstawia wykres fazowy dla naszego odkrycia wykonany przez Gabriela Cristiana Neagu w nowej wersji oprogramowania do analizy okresowości gwiazd Peranso (program płatny) [5]:

 

Rys. 2. Wykres fazowy [M31] NGCA-V66 ([M31] BMAM-V833)

Źródło: https://www.aavso.org/vsx/index.php?view=detail.top&oid=2215296

 

Więcej informacji o gwiazdach RV można odnaleźć na stronie projektu OGLE [4]:

http://ogle.astrouw.edu.pl/atlas/RV_Tau.html

 

Na podstawie danych Gaia EDR3 wyznaczyliśmy średnią jasność gwiazdy dla standardu fotometrycznego V na 19.6 mag.

 

Na chwilę obecną dla nas jest to najważniejsze odkrycie w tym roku. Prawdopodobnie jesteśmy pierwszymi miłośnikami astronomii na świecie, którym udało się znaleźć normalną gwiazdę zmienną należącą do innej galaktyki (czyli nie nową ani supernową).

 

Rys. 3. przedstawia fotografię fragmentu M31, którą wykonałem w nocy z 25/26.08.2019 r. z zaznaczoną pozycją [M31] NGCA-V66 oraz cefeidą klasyczną (M31 V0619) odkrytą przez E. Hubble'a.
Parametry techniczne: teleskop SW Newtona 8” f/4, kamera QHY163M, HEQ5, stack 66x30s. Pełny kadr M31 dostępny w [8].

 

Rys. 3. M31 z zaznaczoną pozycją [M31] NGCA-V66 ([M31] BMAM-V833) oraz cefeidą klasyczną M31 V0619 odkrytą przez E. Hubble'a

Źródło: zdjęcie własne

 

Na powiększonym fragmencie powyższego zdjęcia w pełnej rozdzielczości (Rys. 4.) obiekt został zarejestrowany w fazie 0.95, czyli znajdował się blisko środka minimum głównego.

 

Rys. 4. Powiększenie zdjęcia M31 oraz negatyw z 25/26.08.2019 r. z oznaczoną pozycją [M31] NGCA-V66

Źródło: zdjęcie własne

 

Na Rys. 5. pokazano również widok DSS2 dostępny online w Aladin Lite [6].

 

Rys. 5. Widok DSS2 w Aladin Lite z oznaczoną pozycją [M31] NGCA-V66 ([M31] BMAM-V833) fioletowym krzyżykiem

Źródło: http://aladin.unistra.fr/AladinLite/?target=00 41 11.510%2B41 16 56.10&fov=1.05&survey=P%2FDSS2%2Fcolor

 

Okazuje się, że nie da się tak łatwo obliczyć jej jasności absolutnej. Dostępne wzory dla cefeid typu II są opracowane dla log10(P) < 1.75 [9], dla naszego okresu log10(192) = 2.28. Znaleźliśmy gwiazdę o zbyt długim okresie.

 

Pewnym utrudnieniem jest też ZTF, wykryli, że obiekt zmienia jasność (10.7 mln kandydatek, wśród nich jest zawarte wszystko, co ma jakąkolwiek amplitudę), ale dane nie są dostępne w Vizier, a nie zrobili żadej analizy, nie ma też publikacji. Można wydobyć listy ich kandydatek, ale trzeba umieć programować w Pythonie, katalog kandydatek jest w formacie HDF5.

 

W najgorszym przypadku trzeba będzie się podzielić odkryciem z ZTF. Będzie to traktowane jako niezależne odkrycie, co nie zmienia faktu, że my jako pierwsi przeprowadziliśmy jej analizę, wyznaczyliśmy podstawowe parametry i dokonaliśmy klasyfikacji typu zmienności. Wykres fazowy jest jednoznacznym dowodem, że to jest gwiazda zmienna należąca do ściśle określonego typu, a nie jedna z 10.7 mln potencjalnych kandydatek na zmienne obiekty [10], o których tak naprawdę nic nie wiadomo.

 

Referencje:

[1] Masci, F. J.; et al., 2019, The Zwicky Transient Facility: Data Processing, Products, and Archive

[2] Chambers, K. C.; et al., 2016, The Pan-STARRS1 Surveys

[3] OGLE Atlas of Variable Star Light Curves. Type II Cepheids: http://ogle.astrouw.edu.pl/atlas/type_II_Cepheids.html

[4] OGLE Atlas of Variable Star Light Curves. RV Tauri stars: http://ogle.astrouw.edu.pl/atlas/RV_Tau.html

[5] Peranso Light Curve and Period Analysis Software: https://www.cbabelgium.com/peranso/

[6] Zdjęcia DSS2, Aladin Lite: http://aladin.unistra.fr/AladinLite/?target=00 41 11.510%2B41 16 56.10&fov=1.05&survey=P%2FDSS2%2Fcolor

[7] Publikacja odkrycia [M31] NGCA-V66 w bazie danych VSX (AAVSO):
https://www.aavso.org/vsx/index.php?view=detail.top&oid=2215296

[8] Astropolis.pl, zdjęcie M31:

 

[9] Alcock, C.; et al., 1997, The MACHO project LMC variable star inventory: The discovery of RV Tauri stars and new Type II Cepheids in the LMC

[10] Ofek E. O.; et al., 2019, A catalog of over ten million variable source candidates in ZTF data release 1

 

Edytowane 18 Stycznia 2021 przez bajastro

[Rybi]

Prawdziwa perełka. Gratulacje Mariusz !!!

[bajastro]

@Rybidziękujemy bardzo (ja i Gabriel) 

[Grzędziel]

Wspaniałe odkrycie i bardzo ciekawy tekst.

Gratulacje!

[bajastro]

@Grzędzieldziękuję bardzo 

 

M31 na pewno skrywa jeszcze wiele tajemnic.

[Patrix]

Mega gratulacje!!! Mega szacun stary. Jestem pełen podziwu co potrafisz wyczarować ze spektroskopem, ale to jest już w ogóle jakiś kosmos  Szkoda tylko, że tak cicho o tym na forum, bo czasami słabe zdjęcia wrzucane przez znanych i lubianych "astrofotografów" mają więcej lajków i zachwytów.