Mechanismy proměnnosti a klasifikace proměnných hvězd Marek Skarka Astronomical Institute of the CAS, Ondřejov skarka@asu.cas.cz Proměnné hvězdy, Brno 27. září, 2023 GAIA collab., Eyer et al. 2019, A&A, 623, 110 Změny díky geometrii pozorování a vlivů přímo nesouvisejících s hvězdou/systémem Nemění se zářivý výkon hvězd Změny díky fyzikálním procesům uvnitř/na povrchu/v okolí hvězd GAIA collab., Eyer et al. 2019, A&A, 623, 110 Změny díky geometrii pozorování Nemění se zářivý výkon hvězd Změny díky fyzikálním procesům uvnitř/na povrchu/v okolí hvězd Co tedy způsobuje hvězdnou proměnnost? GAIA collab., Eyer et al. 2019, A&A, 623, 110 GAIA collab., Eyer et al. 2019, A&A, 623, 110 + KOMBINACE!!! Klasifikace proměnných hvězd ● Společné rysy (světelná křivka, perioda, amplituda změn, teplota (barva), svítivost, poloha v galaxii, …) ● Různé typy proměnných hvězd sdílejí podobné charakteristiky ● -> nutná víceparametrická klasifikace, použití více zdrojů dat, strojové učení ● Nepřesná či nemožná definice limitů (fyzikální modely nepřesné -> klasifikace založena na pozorování) https://www.aavso.org/vsx/index.php?view=about.vartypes http://www.sai.msu.su/gcvs/gcvs/ Klasifikace proměnných hvězd Plachy et al. 2021, ApJS, 253, 11 - Cefeidy z TESS (modrá DCEP, červená T2CEP, zelená ACEP - Fourierovy koeficienty založeny na vlastnostech frekvenčního spektra) ● Společné rysy (světelná křivka, perioda, amplituda změn, teplota (barva), svítivost, poloha v galaxii, …) ● Různé typy proměnných hvězd sdílejí podobné charakteristiky ● -> nutná víceparametrická klasifikace, použití více zdrojů dat, strojové učení ● Nepřesná či nemožná definice limitů (fyzikální modely nepřesné -> klasifikace založena na pozorování) Udalski, A. 2015, ASPC, 491, 278 - rozlišení cefeid různých typů s pomocí period pulzací a svítivosti (Wessenheitova indexu) Klasifikace proměnných hvězd https://www.zooniverse.org/projects/gaia-zooniverse/gaia-vari ● Společné rysy (světelná křivka, perioda, amplituda změn, teplota (barva), svítivost, poloha v galaxii, …) ● Různé typy proměnných hvězd sdílejí podobné charakteristiky ● -> nutná víceparametrická klasifikace, použití více zdrojů dat, strojové učení ● Nepřesná či nemožná definice limitů (fyzikální modely nepřesné -> klasifikace založena na pozorování) Klasifikace proměnných hvězd Faigler et al. 2012, ApJ, 746, 185 - ELL hvězdy 6030 K 8200 K Barevná měření + spektra - odlišení binarity od skvrn ● Společné rysy (světelná křivka, perioda, amplituda změn, teplota (barva), svítivost, poloha v galaxii, …) ● Různé typy proměnných hvězd sdílejí podobné charakteristiky ● -> nutná víceparametrická klasifikace, použití více zdrojů dat, strojové učení ● Nepřesná či nemožná definice limitů (fyzikální modely nepřesné -> klasifikace založena na pozorování) Klasifikace proměnných hvězd Theoretical IS Prior TESS dSct+gDor stars z TESS Antoci et al. (2019), MNRAS, 490, 4040 Murphy et al. (2019), MNRAS, 485, 2380 Sikora et al. 2019, MNRAS, 487, 4695 mCP stars non-CP stars ● Společné rysy (světelná křivka, perioda, amplituda změn, teplota (barva), svítivost, poloha v galaxii, …) ● Různé typy proměnných hvězd sdílejí podobné charakteristiky ● -> nutná víceparametrická klasifikace, použití více zdrojů dat, strojové učení ● Nepřesná či nemožná definice limitů (fyzikální modely nepřesné -> klasifikace založena na pozorování) Cunha et al. 2019, MNRAS, 487, 3523 - roAp z TESS Klasifikace proměnných hvězd Skarka et al. 2022, A&A, 666, 142 ● Společné rysy (světelná křivka, perioda, amplituda změn, teplota (barva), svítivost, poloha v galaxii, …) ● Různé typy proměnných hvězd sdílejí podobné charakteristiky ● -> nutná víceparametrická klasifikace, použití více zdrojů dat, strojové učení ● Nepřesná či nemožná definice limitů (fyzikální modely nepřesné -> klasifikace založena na pozorování) Klasifikace proměnných hvězd ● Pozor na data! Různé rutiny pro redukci dat produkují různá data ● Pozor na kontaminaci blízkými objekty - problém u přehlídek a vesmírných misí Klasifikace proměnných hvězd Jayasinghe 2020, MNRAS, 491, 13 Klasifikace proměnných hvězd z ASAS-SN Využití informací z periodogramu, statistických ukazatelů dat a barvy hvězd Metody strojového učení a neuronových sítí Nutnost dobrých trénovacích vzorků Klasifikace proměnných hvězd ● Společné rysy (světelná křivka, perioda, amplituda změn, teplota (barva), svítivost, poloha v galaxii, …) ● Různé typy proměnných hvězd sdílejí podobné charakteristiky ● -> nutná víceparametrická klasifikace, použití více zdrojů dat, strojové učení ● Nepřesná definice limitů (fyzikální modely nepřesné, založeno na pozorování) Klasifikace proměnných hvězd Funguje spolehlivě pouze pro proměnky s velkou amplitudou a pouze pokud jsou dobré trénovací vzorky Neřeší problém pulzace vs rotac ani ELL vs ROTM ● Společné rysy (světelná křivka, perioda, amplituda změn, teplota (barva), svítivost, poloha v galaxii, …) ● Různé typy proměnných hvězd sdílejí podobné charakteristiky ● -> nutná víceparametrická klasifikace, použití více zdrojů dat, strojové učení ● Nepřesná definice limitů (fyzikální modely nepřesné, založeno na pozorování) Klasifikace proměnných hvězd Pozor na analýzy s použitím moderních metod strojového učení Nevhodný trénovací vzorek Špatná data Nevhodná metoda fitování => zavádějící výsledky Klasifikace proměnných hvězdSkarka et al. 2022, A&A, 666, 142 Manuální klasifikace silně subjektivní Automatická vs manuální klasifikace Automatická vs manuální klasifikace Automatická vs manuální klasifikace Automatická vs manuální klasifikace Klasifikace v literatuře a katalozích nemusí být jednoznačná ani správná Rimoldini et al. 2023, A&A, 674, 14, 12.4 milionu proměnných objektů Pozor na zdroje statistik Zastoupení proměnnostních typů Systém dvou hvězd jejichž dráha je vhodně orientována tak, že z pohledu pozorovatele dochází k zákrytům jednotlivých složek systému Zákrytové dvojhvězdy Teploty a velikosti složek Sklon dráhy a její excentricita HMOTNOSTI složek Soszynski et al. 2016, AcA, 66, 405 - 450 000 zákrytových systémů z GB - Periody od 0.05 d do 7 let + systémy s delšími periodami Statistiky silně závisí na kvalitě dat a jejich časové základně Rotační proměnné Změny dány rotací hvězdy v kombinaci s povrchovými anomáliemi (skvrny různé teploty a/nebo chemického složení), asférickým tvarem hvězdy (rychle rotující hvězdy) Eruptivní proměnné Náhlé uvolnění energie díky interakcím v magentických polích Vida et al. 2017, ApJ, 841, 124 Kataklyzmické proměnné Zjasnění při výbuchu nov/supernov - Původ v akreci materiálu nebo splynutí hvězd “Standardní” svíčky Pulzující proměnné Změny jasnosti díky změně rozměrů (změna poloměru a teploty) a tvaru hvězd (neradiální pulzace) Pulzující proměnné Miridy z OGLE připomínající rotační proměnnost Zajímavé články: https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2023A%26A...674A..14R/abstract (GAIA variables) https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2016AcA....66..405S/abstract (OGLE binaries) https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2018MNRAS.477.3145J/abstract (ASAS-SN) Klasifikace? Klasifikace? Klasifikace? Klasifikace? Klasifikace?