Dopplerovské zobrazování povrchu horkých hvězd

Bc. Jan Skalický

Master's thesis

Doppler imaging of hot stars

Abstract:

Dopplerovské zobrazování (nebo též tomografie) je nepřímou metodou mapování povrchových struktur hvězd a jiných vzdálených astrofyzikálních objetků (např. akrečních disků). V případě hvězd je možné detekovat povrchové skvrny (jejich velikost a rozložení na povrchu) a to jak skvrny slunečního typu (u chladných hvězd) nebo skvrny s neobvyklým chemickým složením (u chemicky pekuliárních hvězd). Právě mapování nehomogenit na povrchu chemicky pekuliárních hvězd je cílem této práce. Metoda je založená na principu Dopplerova jevu, přesněji na skutečnosti, že jednotlivé body na povrchu rotující hvězdy mohou mít v daný okamžik různou radiální rychlost a tedy i vlnová délka záření, které k nám od tohoto bodu přichází, je různě posunuta. Pokud se na povrchu hvězdy vyskytuje nehomogenita, tak na profilu spektrální čáry vznikne nerovnost, která se během rotace hvězdy po profilu přemísťuje. Pomocí profilů získaných během celého rotačního cyklu je možné zpětně zrekonstruovat rozložení skvrn na povrchu. V práci jsou použity dva přístupy. První z nich je tzv. přímé zobrazování, které je založeno na hledání modelových profilů, které se nejméně liší od pozorovaných. Je diskutováno, pro které konfigurace je tato metoda použitelná a kdy naopak nedává správné výsledky. Dále je vyvinut a popsán formalismus, který umožňuje provést rekonstrukci povrchu pomocí inverze spektrálních profilů. Bohužel se nepodařilo touto metodu získat správné výsledky, její vyladění by znamenalo další výzkum nad rámec této práce.

Abstract:

Doppler imaging (or tomography) is indirect method for mapping of stellar surfaces and surface structures of other astrophysical objects (e.g., accretion discs). It allows to reconstruct surface spots (their sizes and distribution) on both cold stars (solar-like spots) and hot stars (abundance inhomogeneities). The aim of this thesis is to describe mapping chemical inhomogeneities on surfaces of chemically peculiar stars. Doppler imaging is based on the Doppler effect. This means that Doppler shift of emitted light incoming from different points on the surface of rotating star can be also different. In case of surface inhomogeneity, resulting spectral line profile is not smooth, but contains a bump, which is moving across the profile during rotation cycle. The thesis deals with two various methods. The first one is based on minimization of variation between observed and modelled spectral line profiles. This method is called direct imaging. Advantages and disadvantages as well as suitability of this method for various surface-spot configurations are discussed. The second is surface mapping based on inverse of the line profiles. For this purpose theoretical inverse procedure was developed. However, of testing this method did not provide reasonable results.

Keywords

horké hvězdy, chemicky pekuliární hvězdy, dopplerovské zobrazování, dopplerovská tomografie, hot stars, chemically peculiar stars, doppler imaging, doppler tomography

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 5. 2008

Thesis defence

• Date of defence: 12. 6. 2008
• Supervisor: prof. Mgr. Jiří Krtička, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Physics / Theoretical Physics and Astrophysics