Аворска справка за научните приноси по темата на конкурса на доц д-р Евгени Семков

Изследванията на фотометричната и спектралната променливост на младите звездни обекти имат дългогодишна традиция в ИА с НАО. През първите етапи на звездната еволюция, преди звездите да достигнат до Главната последователност, те показват разнообразни прояви на звездна активност, чието изследване е от голямо значение за съвременната астрономия. На този етап преди да започнат термоядрените реакции в ядрата на звездите, отделената от тях енергия е изцяло в резултат от гравитационното свиване. Набюденията на областите на звездообразуване показват, че новообразуваните звезди проявяват различни типове фотометрична променливост: краткотрайни избухвания с голяма амплитуда, периодични изменения на блясъка предизвикани от наличието на студени и горещи петна по звездната повърхност, затъмнения от фрагменти на околозвездни дискове или голями облаци от мездузвезден прах, повишаване на блясъка за дълги периоди от време в резултат от засилване на темпа на акреция от околозвездния диск. Спектралната променливост се изразява чрез промяна на интензитета на наблюдаваните емисионни линии и появата на нови линии, предизвикани от нестационарни процеси в звездните амосфери или от взаимодействието на звездата с околозвездната среда.

Основната част от фотометричните наблюдения използвани в публикациите са получени с 2-м RCC и 50/70 см Шмит телескопи на НАО - Рожен, до 1994 г. на фотографски плаки, а след това със CCD камери. За фотометрия са използвани също 100/150 см Шмит телескоп на Бюраканската астрофизическа обсерватория (Армения) в периода 1987-1988 г. и 1.3-м RC телескоп на обсерваторията Скинакас (Гърция) от 1998 г. до сега. Спектралните наблюдения са получени с 2-м RCC и 1.3-м RC телескопи с фокални редуктори, гризми и дифракционни решетки. През последните години, благодарение на активното международно сътрудничество, по наша заявка са получени спектрални наблюдения в обсерваториите Азиаго (Италия) и Горен прованс (Франция).
1. Изучаване на областите на звездообразуване. Списъкът на изследваните области на звездобразуване включва: NGC 7129, IC 5146, NGC 7000,  Per, обширните области на звездообразуване в Cephei, Auriga, Tauri и др. Получени са дълги редове от фотометрични наблюдения на много нестационарни обекти, изявяващи различни типове променливост. Открити са нови променливи обекти и обекти с емисионни линии, показващи спектралните и фотометрични характеристики на звездите преди Главната последователност (PMS stars). През последните години този термин се наложи като обобщен термин за няколко типа нестационарни обекти в това число: T Tauri звездите, които според интензитета на емисионните линии и най-вече на H се разделят на класически T Tauri звезди и на звезди със слаби линии, обектите показващи избухвания с продължителност от десетки години от типа FU Orion (FUor) и подобните на тях обекти, но с продължителност на избухването от няколко месеца - EX Lupi (EXor), избухващите звезди от типа UV Ceti, обектите показващи затъмнения от газово-прахови облаци от типа UX Orion (UXor) и емисионните звезди на Хербиг (НAe/Be звезди) – млади звезди с относително по-големи маси. Сраваняването на активността на звездите в различните области показва ясна корелация с възрастта на съответната област.
2. Еруптивни звезди от типа FU Orion. До момента са известни около 20 обекта, които могат да бъдат причислени към този тип, но те представляват сериозен интерес за изучаването на ранните етапи от звездната еволюция. Едно от основните направления в нашите изследвания са редовните фотометрични наблюдения и построяването на кривите на блясъка за десетки години назад. Избухванията на тези обекти са с амплитуди от 4-5 зв. величини и се дължът на драстична промяна в темпа на акреция (до три порядъка). Изследваните от нас обекти показват съществени разлики във времето необходимо за покачане и спадане на блясъка, както и на фотометричната активност при състояние на повишен блясък. Предложеното от нас обяснение на тези явления е, че различните обекти се намират в на различни етапи от своята еволюция.

В спокойно състояние те са обикновени T Tauri звезди, с масивни акреционни околозвездни дискове. Останалата след образуването на звездата материя продължава да се събира в диска и в определен момент, в резултат на термична или гравитационна нестабилност настъпва рязко увеличение на темпа на акреция. То е съпроводено със засилване на звездния вятър, който от своя страна съдейства за фрагментирането на диска. Подобни епизодични увеличения на акрецията, навярно се случват няколко десетки или даже стотици пъти по време на преминаването на звездите през T Tauri фаза. Изчисленията показват, че може би до 50% от масата на младите звезди се натрупва по време на избухвания от FUor тип. В същото време частичното фрагментиране на диска е начало на зараждането на планетните системи.

Откритото от нас избухване на FUor звездата V2493 Cyg (HBC 722) в областта на NGC 7000 e първото до сега, преди звездата да е достигнала максималния си блясък. В резултат на това звездата беше изследвана във всички диапазони на електромагнитния спектър от радио до рентгеновия. Нашите фотометрични и спектрални резултати са получени основно от оптични наблюдения (Публикации No 78, 79, 80, 82, 85, 92, 97 и 108) и показват сложна крива на покачване на блясъка с два регистрирани максимума. Спектралните наблюдения показват изявен P Cyg профил на H и натриевият дублет с бързи промени на профила, свидетелство за интезивен звезден вятър. През следващите години блясъка на звездата остава постоянен, около максималното ниво, което е свидетелство за приблизително постоянен темп на акреция. Следователно V2493 Cyg може да бъде причислена към “по-младите” FUor-и. Друг подобен обект с постоянна акреция за период от над 60 години е Parsamian 21 (Публикация No 73).

Други два изследвани от нас FUor обекти показват съществена фотометрична активност, която е свидетелство за силно променлив темп на акреция. Това са V1735 Cyg (Публикации No 2 и 70) и V582 Aur (Публикации No 87 и 106), които биха могли да бъдат причислени към “по-старите” FUor-и. При V582 Aur е наблюдавана промяна на спектъра при бързото спадане на блясъка, от спектър на FUor в повишено състояние, той постепенно преминава в спектър на T Tauri звезда при спадането на блясъка. Същевременно при спадането на темпа на акреция, многоцветната фотометрия показва наличието на значителни количества прахови частици в околностите на звездата, които допълнително понижават блясъка на звездата. Подобни бързи фотометрични промени са наблюдавани и при V1647 Ori (Публикации No 45, 50, 93 и 98), еруптивна PMS променлива звезда. Фотометричното изследване на обекта показва бързо повишение на блясъка, последвано от постепенно спадане, характерно за FUor обектите, но също и един много дълбок минимум продължил над две години. Навярно V 1647 Ori е преходен обект между FUor и EXor, тъй като показва фотометричните характеристики на първия тип и спектралните на втория тип.

Друг интересен обект от FUor тип, изследван от нас е V733 Cep (Публикации No 64 и 75). Построената от нас крива на блясъка показава приблизително еднакъв темп на повишение и на спадане на блясъка за периоди от няколко десетки години. Това явление не е типично за останалите обекти от този тип, но дава едно ценно доказателство, че повишението на темпа на акреция може да става и сравнително плавно, а не само под формата на избухване.
3. Изследвания на затъмненията при младите звезди от UXor тип. Многоцветната фотометрия използвана от нас дава много добри резултати при разделянето на два различни процеса: затъмнения и избухвания. И при двата процеса се наблюдава променливост с голяма амплитуда, но ако не разполагаме с кривата на блясъка за дълъг период, не можем да определим, кое от състоянията на звездата е основното. Характерната за затъмненията от прахови частици промяна на цветовите индекси, т.нар. обръщане на цветовете е много сигурно доказателство за наличие на такъв процес. Когато една звезда се затъмнава от прахови облаци нейните цветови индекси се увеличават и звездата почервенява, но когато количеството на праха нарастне съществено, разсейването на светлината от праховите частици води до обратния процес – намаляване на цветовите индекси и “посиняване” на звездата.

Един типичен обект от този тип е V 1184 Tau за който е проведена дългогодишна наблюдателна кампания. Звездата е била кандидат за FUor според откривателите на обекта. Нашите наблюденията започват през 2000 г. и показват, че до средата на 2003 г. звездата е неправилна променлива с амплитуда около 0.6 зв. величини, а спектъра и е на T Tauri звезда със слаби линии (Публикации No 37, 41). В края на 2003 г. е наблюдавано спадане на блясъка с около 4 звездни величини в продължение на няколко години (Публикации No 42, 52, 58 и 63). Спектралните наблюдения показват увеличение на интензитета и полуширината на H, което също свидетеластва за затъмнение от прахови частици. Анализът на всички наблюдателни данни показва, че при V 1184 Tau се наблюдават два вида променливост, първи в резултат от въртенето на покрита с голями студени петна звездна повърхност и втори – затъмнение от намиращи се в орбита около звездата голями газово-прахови облаци, остатъци от процеса на звездообразуване. Последните наблюдения на звездата, които в момента се подготвят за публикуване, показват, че затъмнението е към края си през 2014-2015 г. Следователно, наблюдавано е затъмнение с продължителност около 12 години. Нашите резултати от архивни наблюдения показват, че това е третото подобно затъмнение на звездата през последните седемдесет години. Анализа на резултатите ни показва възможна периодичност на дълбоките затъмнения от около 25-30 години.

Подобни фотометрични и спектрални характеристики показва и друга изследвана от нас звезда – GM Cep (Публикации No 94 и 115). Първоначалните предположения за тази звезда са за избухвания от EXor тип. Нашият фотометричен мониторинг за период от 6 години, показва, че през повечето време звездата е в положение на повишен блясък, като са наблюдавани няколко спадания на блясъка за сравнително кратки периоди. Изменението на цветовите индекси, също свидетелства за затъмнение от прахови частици. В същото време спектралните наблюдения показват наличието на значителен темп на акреция, подобно на класическите T Tauri звезди. Следователно при този обект се наблюдава едновремено: 1) засилена акреция от диска и образуване на горещи петна по повърността на звездата и 2) непериодични затъмнения от прахови облаци.
4. Фотометрични и спектрални изследвания на T Tauri звезди. Нашите патрулни фотометрични наблюдения в областта на NGC 7000 показват, че много от PMS звездите в тази област са фотометрични променливи със сравнително голями амплитуди (Публикации No 26, 111 и 113). Получените криви на блясъка показват, че се наблюдават и двата процеса – избухвания и затъмнения, като вторите се оказват по-разпространени сред младите звезди. Този резултат е донякъде неочакван, тъй като доскоро се предполагаше, че затъмненията от околозвездни прахови облаци са характерни главно за НAe/Be звездите и ранните (F, G клас) T Tauri звезди. Нашите резултати показват, че подобни облаци от протозвездна материя останала след образуването на звездите се наблюдават и около късните (K, M клас) T Tauri звезди, които са със сравнително по-малки маси.

V350 Cep е открита като предполагаем обект от типа на FUor или EXor. Ние сме изследвали фотометричната променливост на звездата в течение на над 30 години. По резултати от архивни наблюдения показахме, че покачването на блясъка на звездата с около 5 зв. величини се случва през периода 1972-1977 (Публикации No 2, 6, 11, 16, 17, 24, 30, 44 и 112). По време на нашите наблюдения звездата остава близо около максимума на блясъка, като варира около него с 0.5 звездни величини. Кривата на блясъка много напомня на обектите от типа FUor, като се наблюдава постепенното много бавно спадане на блясъка характерно за тях. Спектрите получени през този период са на класическа T Tauri звезда (Публикации No 24 и 41), без да се забелязват голями изменения в интензитета на отделните емисионни линии. Нашето предположение за този обект е, че той подобно на V1647 Ori е междинен за двата типа FUor и EXor.

• 
  Фотометрични и спектрални изследвания на активните галактични ядра, квазари и блазари;
  
• 
  Фотометрични наблюдения на симбиотични звезди;
  
• 
  Изследвания на оптичните аналози на източниците на гама-избухвания.