Spektrální a interferometrické profily rotujících a pulzujících hvězd v zákrytových systémech

• Thesis title in Czech: Spektrální a interferometrické profily rotujících a pulzujících hvězd v zákrytových systémech
• Thesis title in English: Spectral and interferometric profiles of rotating and pulsating stars in eclipsing systems
• Key words: spektroskopie|interferometrie|rotující hvězdy|pulzující hvězdy
• English key words: spectroscopy|interferometry|rotating stars|pulsating stars
• Academic year of topic announcement: 2023/2024
• Thesis type: diploma thesis
• Thesis language: čeština
• Department: Astronomical Institute of Charles University (32-AUUK)
• Supervisor: doc. Mgr. Miroslav Brož, Ph.D.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 29.01.2024
• Date of assignment: 30.01.2024
• Confirmed by Study dept. on: 30.01.2024

Guidelines

Hvězdy s rychlou rotací bývají značně zploštělé, což způsobuje změny
efektivní teploty na jejich povrchu (von Zeipel 1924, Aufdenberg et al. 2006).
Pro jejich popis je potřeba jejich povrch rozlišit na jednotlivé površky,
kterým se přiřazuje syntetické spektrum (dle T). V případě, kdy je hvězda
členem dvojhvězdného zákrytového systému, lze ze změn profilů celkových
spektrálních čar či jen radiálních rychlostí (Rossiter 1924) určit parametry
systému, které by byly jinak nezjistitelné.

Pro komplexní modelování zákrytových systémů lze použít model PHOEBE
(Prša 2018, Horvat et al. 2019, Conroy et al. 2020). Tento byl nedávno
školitelem rozšířen o možnost modelování detailních profilů čar
(datasety "SYN", "SED") a interferometrii (datasety "VIS", "CLO", "T3").
Cílem práce je ověřit model PHOEBE v základních geometriích a poté nalézt
vhodnou dvojhvězdu, na základě dostupnosti dat v archivu ESO (archive.eso.org).

Pro zvolenou dvojhvězdu bude potřeba připravit observační data, zvolit
parametry (volné a fixní), konvergovat model, určit nejistoty parametrů
metodou Monte Carlo (MCMC) a interpretovat výsledky v kontextu jiných
dvojhvězdných systémů.

Situace bývá komplikována, když jedna ze složek vykazuje oscilace, které
mohou být periodické či kvaziperiodické (viz např. Nemravová et al. 2016).
Oscilace se interpretují jako stojaté vlny v kulové dutině, buzené konvekcí
či jinými mechanismy (Christensen-Dalsgaard 2003). Jejich módy (n, l, m)
mají určité vlastní frekvence omega_nlm, závislé na detailech vnitřní
struktury hvězd.

Proto navrhujeme model PHOEBE rozšířit i o možnost modelování spektrálních
profilů oscilujících hvězd. Základní funkcionalita je již k dispozici,
avšak zatím oscilace neovlivňují rychlosti površek. Postupovat se bude
obdobným způsobem jako výše.

Konkrétní úkoly jsou následující:

1. Studium literatury a fyzikální teorie, která použita v modelu PHOEBE (Prša 2018).
2. Nalezení vhodné dvojhvězdy v archivu ESO, kde jedna z hvězd vykazuje rychlou rotaci nebo pulzace.
3. Úprava modelu PHOEBE tak, aby pulzace způsobovaly změny radiálních rychlostí površek.
4. Výpočet modelů primárního a sekundárního zákrytu pro různé rotační rychlosti a módy oscilací.
5. Kvantitaviní porovnání modelů a pozorování (světelné křivky, spektra, interferometrie, ...), analýza MCMC, diskuze.

References

Brož, M., Wolf, M.: Astronomická měření. Praha: Matfyzpress, 2017. ISBN 9788073783549.

Prša, A.: Modeling and analysis of eclipsing binary stars. Bristol: IOP Publishing, 2018. ISBN 9780750312882.

Horvat, M. et al.: Physics of Eclipsing Binaries. III. Spin-Orbit Misalignment. Astrophys. J. Suppl. Ser. 237, 2, 26, 2018.

Conroy, K. et al.: Physics of Eclipsing Binaries. V. General Framework for Solving the Inverse Problem. Astrophys. J. Suppl. Ser. 250, 2, 34, 2020.

http://phoebe-project.org/

https://github.com/miroslavbroz/phoebe2/tree/interferometry

https://github.com/miroslavbroz/phoebe2/tree/spectroscopy

von Zeipel, H.: The radiative equilibrium of a rotating system of gaseous masses. Mon. Not. R. Astron. Soc. 84, 665-683, 1924.

Aufdenberg, J. P. et al.: First results from the CHARA array. VII. Long-baseline interferometric measurements of Vega consistent with a pole-on, rapidly rotating star. Astrophys. J. 645, 1, 664-675, 2006.

Rossiter, R. A.: On the detection of an effect of rotation during eclipse in the velocity of the brigher component of beta Lyrae, and on the constancy of velocity of this system. Astrophys. J. 60, 15-21, 1924.

Nemravová, J. et al.: Xi Tauri: a unique laboratory to study the dynamic interaction in a compact hierarchical qudruple system. Astron. Astrophys. 594, A55, 2016.

Christensen-Dalsgaard, J.: Lecture notes on stellar oscillations. http://astro.phys.au.dk/~jcd/oscilnotes/, 2003.

Další odborné články dle dohody s vedoucím práce.

Preliminary scope of work

TBD.

Preliminary scope of work in English

TBD.