Отождествление РЗС

Курс повышения квалификации

“Астрономия и астрофизика для школьного учителя”

Защита проектов

научно-исследовательский проект

“ОТОЖДЕСТВЛЕНИЕ ЗВЕЗД РАССЕЯННЫХ ЗВЁЗДНЫХ СКОПЛЕНИЙ”

Авторы:

Малютин Иван Александрович, учитель физики и астрономии СУНЦ УрФУ

Чапаева Ирина Вячеславовна, студент МГУ им. Ломоносова

Найданов Андрей Игоревич, учитель физики МБОУ “Красноярская СОШ” Омской области

Родионова Александра Сергеевна, учитель физики МАОУ “Лицей №14 им. А.М. Кузьмина” г. Тамбов.

Руководитель:

Кузнецов Михаил Владимирович, главный тренер сборной школьников Московской области по астрономии

Научные консультанты:

Сельчёнок Валерия Александровна, тренер команды Московской области по подготовке к олимпиадам по астрономии

Сириус, Сочи — 2024

Оглавление

Введение 3

Основная часть 3

1. Фильтрация по параллаксам 4

2. Фильтрация по собственному движению 5

3. Обсуждение результатов 6

Заключение 7

Список использованных источников 8

Рассеянные звёздные скопления (РЗС) - это группа гравитационно связанных звёзд, родившихся в течение одного акта звёздообразования, в ограниченном объеме пространства, характерные объекты для нашей Галактики. При этом рассеянные скопления содержат от нескольких десятков до нескольких тысяч звёзд.

Всем известны примеры рассеянных скоплений, яркие звёзды которых видимы невооруженным глазом - Гиады и Плеяды. В настоящее время в Галактике выделено более 1700 объектов этого класса, а всего в Галактике может быть до 10⁵ рассеянных скоплений [1].

Существует необходимость отделить звёзды относящиеся к скоплениям, от остальных звёзд находящихся в данной области неба. Для составления списка объектов, которые относятся к РЗС было решено использовать данные GAIA DR3. Это новый релиз данных, соответственно он содержит самую последнюю информацию, касающуюся звёзд находящихся в данной области неба. поэтому список звёзд скопления, основанный на этих данных будет более точным [2].

Цель проекта: отождествить звезды принадлежащие РЗС.

Задачи проекта:

1. Выбрать звёздное скопление с которым будем работать.

2. Отсортировать звёзды в области неба, к которой принадлежит звёздное скопление, по параллаксам

3. Отсортировать полученные данные учитывая собственное движение звёзд по склонениям

4. Отсортировать полученные данные учитывая собственное движение звёзд по прямым восхождениям.

5. Получить список звёзд, входящих в скопление.

В качестве объектов исследования были выбраны четыре РЗС М45 (Плеяды), М6, IC 2391, M44. Они являются близкими скоплениями, поэтому точность определения параметров звёзд высока.

Для отождествления звезд скопления были использованы разные методы фильтрации.

1. Фильтрация по параллаксам

Звёзды одного скопления имеют близкие значение параллакса, на основе чего можно выделить объекты принадлежащие РЗС. Было построено распределение звезд по их параллаксам. На нем наблюдается увеличение концентрации звёзд в определенной области (рисунок 1), что является индикатором наличия большого количества звёзд в выделенной области пространства. что соответствует звездному скоплению.

Был выбран промежуток в котором концентрация звезд выше среднего значения. Для данной выборки было определено среднее значение и стандартное отклонение σ. Звёзды, параллаксы которых находились за пределами 3σ были исключены, получена новая выборка. На рисунке 2 показаны первые две итерации алгоритма фильтрации. Описанный выше алгоритм применялся до тех пор, пока не перестало меняться число звезд и стандартное отклонение величины параллакса (рисунок 2).

Рисунок 1. Распределение звезд площадки по параллаксам. Фиолетовым цветом выделены звёзды скопления Плеяды.

Минус данного метода заключается в том, что некоторое число звёзд находящихся в пространстве вблизи скопления могут не являться его частью. Скопление - это гравитационно связанная группа звёзд, которые имеют общее происхождение. Поэтому в Галактике они движутся вместе, как единое целое. Значит, их скорости должны быть скоррелированы, что приводит нас к использованию следующего метода.

Рисунок 2. Выборка звёзд РЗС Плеяды полученная фильтрацией по параллаксам.

1. Фильтрация по собственному движению

В дополнение к отбору по параллаксам проведена фильтрация звезд по собственному движению (рисунок 3). Так как важно не только значение полной трансверсальной скорости, но и его направление, проведена фильтрация по собственному движению как по склонению, так и по прямому восхождению. Использовался метод фильтрации описанный выше. Вдоль прямого восхождения значения отсчитываются вдоль дуги малого круга, поэтому для обработки этих значений нужно ввести поправку на косинус склонения.

Рисунок 3. Выборка отфильтрованных по собственному движению звёзд РЗС Плеяды (голубой - изначальные данные; темно серый - после фильтрации по параллаксу и собственному движению).

Недостаток данного метода заключается в том, что была рассмотрена только трансверсальная компонента скорости, а не полная скорость.

Для того чтобы вычислить полную скорость необходимо знать её лучевую компоненту. После проверки наличия данных о лучевых скоростях звезд выборки было обнаружено, что она есть только для менее половины звезд. Поэтому дальнейшая сортировка по полным скоростям нецелесообразна, так как большая часть звезд выборки будет отсеяна.

1. Обсуждение результатов

Применение первого метода дало большее значение числа звезд скопления, чем во втором случае. Пространственное распределение членов скопления М45 представлено на рисунке 4. На основе полученных данных можно судить о том, что второй метод оказался наиболее точным, поскольку учитывает движение звёзд в исследуемом объёме. Сравнение результатов, полученных разными методами для разных РЗС, представлено в таблице 1.

Таблица 1. Сравнение методов отождествления звёзд.

Рисунок 4. Пространственное распределение звёзд скопления М45. Красный - звезды отобранные суммарным методом; синий - только по параллаксу.

Число звезд в РЗС Плеяды оказалось заниженным [3], потому что часть звезд скопления не попала в рассматриваемую площадку 2°х2°. Во всех случаях количество звёзд расходится с общепринятыми значениями. Такой результат обусловлен тем, что миссия GAIA проводит наблюдение в оптическом диапазоне.

В ходе работы получен список звезд принадлежащих четырём РЗС. Для отождествления звёзд было использовано два метода: первый, включающий в себя сортировку по параллаксу, что позволило отсеять слишком далёкие и слишком близкие звёзды; второй, с сортировкой по параллаксу и уточнением по собственному движению вдоль склонения и прямого восхождения, что позволило отсеять звёзды, собственное движение которых отличалось от собственного движения звёзд скопления. Сделан вывод, что метод с учётом собственных движений наиболее точен.

Перспективой развития проекта является автоматизация процесса и создание каталога звёзд РЗС.

1. Локтин А.В., Марсаков В.А. Звездная астрономия в лекциях - https://www.astronet.ru/db/msg/1245721/main.html (дата обращения: 26.04.2024 г.)

2. NASA/IPAC Infrared Science Archive — https://irsa.ipac.caltech.edu/cgi-bin/Gator/nph-scan?mission=irsa&submit=Select&projshort=Gaia (дата обращения: 22.04.2024 г.)

3. Adams J. D., Stauffer J. R., Monet D. G., Beichman C. A. The Mass and Structure of the Pleiades Star Cluster from 2MASS // The Astronomical Journal