Аннотация результатов, полученных в 2017 году
Основную часть своей жизни подавляющее большинство звёзд проводит в спокойной состоянии (как наше Солнце, практически не изменяющееся в течение миллиардов лет). Лишь в начале и конце жизни звёзды за относительно короткое время претерпевают драматические изменения. Это верно и в отношении двойных звёзд, где лишь на некоторых этапах происходит активное взаимодействие компонент системы. Изучение одиночных и двойных звёзд в эти ключевые периоды их жизни позволяет получить намного больше информации об их строении и эволюции, чем изучение звёзд в спокойном состоянии. Именно поэтому целью нашего проекта является наблюдательное изучение таких ключевых стадий звёздной эволюции. В рамках этого общего подхода в 2017 году нами были получены следующие результаты. Анализ наших фотометрических и поляриметрических наблюдений компонента A молодой двойной звезды RW Возничего показал, что глубокие и продолжительные ослабления блеска происходят вследствие её затмения пылью, которая выносится из протопланетного диска ветром, «дующим» с его поверхности. Учтя, что сформированная «запылённым ветром» оболочка не только поглощает свет звезды, но и рассеивает его, мы впервые смогли объяснить ряд наблюдательных фактов, которые прежде казались загадочными. Удалось определить размеры и форму пылевой оболочки, а также сделать вывод о том, что её пылинки более крупные, чем в межзвёздной среде. Кроме того нам удалось почти одновременно измерить круговую и линейную поляризацию излучения звезды RW Возничего A на телескопах БТА САО РАН и КГО ГАИШ МГУ соответственно. Это впервые позволило уверенно утверждать, что вещество движется из внутренних областей протопланетного диска наружу под контролем магнитного поля звезды. В массивной двойной звёздной системе более массивная звезда эволюционирует быстрее, чем её спутница, и в конце своей жизни взрывается, оставляя после себя сверхплотный объект - чёрную дыру или нейтронную звезду. Объект Cyg X-3 - как раз пример такой системы, причем очень редкого типа: в нём оставшаяся звезда тоже заканчивает свою эволюцию и перешла в нестационарное состояние звезды типа Вольфа-Райе (горячая и массивная гелиевая или углеродная звезда с сильным истечением атмосферы в виде «звёздного ветра»). Таких случаев пока во Вселенной известно всего четыре, хотя их существование вполне предсказывается теорией эволюции двойных звёзд. Чёрные дыры - массивные объекты. Во всех известных до сих пор случаях их масса превышала 4 солнечных. Нейтронные звёзды легче, их массы не превышают две солнечные. Загадкой двойной системы Cyg X-3 было то, что оставшийся после взрыва одной из звёзд объект по оценкам имел массу около 2.4 солнечных. При такой массе его природа оставалась неясной - этот объект слишком массивен для нейтронной звезды, но слишком "лёгок" для чёрной дыры. Наши исследования показали, что предыдущие оценки массы опирались на необоснованные предположения. Предварительный анализ наших данных показывает, что масса остатка взорвавшейся звезды существенно больше 2.4 солнечных, а значит, это "обычная" чёрная дыра. В настоящее время мы завершаем детальный анализ данных, который позволит сделать окончательные выводы о природе этого объекта и более точно оценить его массу Параметры рентгеновских двойных звёздных систем, в частности, массы чёрных дыр и "нормальных" звёзд в этих системах, часто определяются с использованием простейших моделей двойной системы. Мы разработали более реалистичные и сложные модели рентгеновских двойных систем, которые позволяют анализировать спектральные наблюдения с гораздо большей достоверностью. Показано, что параметры, определяемые в рамках простых моделей, нуждаются в существенной корректировке. Нами рассчитаны соответствующие таблицы поправок к результатам простых моделей. Рентгеновские двойные системы, состоящие из маломассивной "нормальной" звезды типа Солнца и чёрной дыры, демонстрируют мощные вспышки рентгеновского излучения, длящиеся несколько месяцев. Эти вспышки чередуются с длительными периодами "спокойного" состояния, когда рентгеновская светимость мала. Обычно считается, что в спокойном состоянии все нестационарные процессы вблизи чёрной дыры затухают. По наблюдениям в оптическом и инфракрасном диапазонах спектра нами было показано, что хотя рентгеновская двойная система с чёрной дырой A0620-00 находится в данное время в спокойном состоянии, в ней происходят бурные нестационарные процессы и формируются узконаправленные выбросы вещества из окрестностей чёрной дыры, двигающиеся со скоростями, близкими к скорости света. Таким образом, выясняется, что наше понимание процессов падения вещества (аккреции) на чёрные дыры далеко от окончательного, и требуются дальнейшие исследования. Катаклизмические переменные (КП) - это тесные двойные системы на поздних стадиях эволюции, состоящие из красного "карлика" (относительно холодной звезды) и горячего очень плотного белого "карлика". "Карлики" - это звёзды с массой до солнечной. В этих системах происходит перетекание вещества с холодной звезды на белый карлик, при котором вокруг него образуется аккреционный диск. Процесс перетекания сопровождается многими активными явлениями, в том числе вспышками (часто весьма мощными, как в случае Новых звёзд), поэтому необходимо их изучение и прогнозирование. В настоящее время обычно интенсивно изучается лишь яркое, вспышечное состояние КП, по мере угасания вспышки об исследуемой звезде часто «забывают», и КП в спокойной стадии изучаются редко. К тому же, фотометрический мониторинг проводится лишь в одной-двух фотометрических полосах, в основном, в красной области спектра. В 2017 году нами проводились наблюдения программных катаклизмических переменных в разных фотометрических полосах (системы UBVRI) - от ультрафиолетовой U до инфракрасной I, как во вспышечном, так и спокойном состоянии блеска. Была проведена частичная обработка полученных данных, по результатам которой исследована эволюция поярчаний на кривых блеска и периодичность их появлений для звезды типа WZ Стрелы J18154219+3515598. Для системы PB9151 были найдены новые моменты минимумов блеска, и был уточнен орбитальный период системы. Высказано предположение, что система J162117.36+441254.2 является представителем нового подкласса КП с редкими вспышками и были предложены аналоги данной двойной системы. Определение физических параметров тесных двойных систем и орбитальных периодов, изучение изменения периодов, исследование поведения КП на достаточно большом интервале времени позволяет лучше изучить их эволюцию, возможность слияния компонент (так, по одной из гипотез взрыв сверхновых звёзд типа Ia может происходить в результате слияния двух белых карликов в двойных системах), спрогнозировать мощность вспышек КП и их длительность. Симбиотические звезды (СЗ) представляют собой долгопериодические двойные системы с периодами от 1 года до нескольких десятков лет. Горячий компонент СЗ в большинстве случаев по своим физическим характеристикам напоминает белый карлик (горячая звезда маленького размера с массой порядка cолнечной) с достаточно протяженной газовой атмосферой. Холодным компонентом СЗ обычно является красный гигант или сверхгигант (холодная звезда гораздо большего размера, чем Солнце). Оба компонента системы погружены в протяженную неоднородную туманность. Исследования, проводимые в рамках проекта по тематике СЗ, опираются на многолетний наблюдательный материал, накопленный коллективом ранее, и новые данные, полученные на различных инструментах в диапазоне длин волн от 0.35 до 5 мкм. В 2017 г. основной акцент был сделан на продолжении мониторинга отобранных объектов (симбиотические звезды разных типов: классические симбиотические звезды BF Лебедя, YY Геркулеса и V1413 Орла, повторные симбиотические новые T Северной Короны и V407 Лебедя, симбиотические новые PU Лисички и AG Пегаса), в том числе, с использованием возможностей 2.5-м телескопа КГО. По результатам наблюдений нами был обнаружен переход необычной СЗ V1413 Орла в спокойное состояние. Это очень редкое для этой системы состояние (что и делает ее уникальной среди классических СЗ) – последний раз оно наблюдалось в 1993 г. и длилось всего несколько месяцев. Переход из активного в спокойное состояние сопровождался увеличением температуры горячего компонента до 5000 до 100000 K. В 2017 г. нами наблюдалось и затмение в этой системе. Вместо резких и глубоких минимумов, наблюдавшихся ранее, кривые блеска стала напоминать синусоиду. По результатам анализа всех наблюдений этой СЗ получены оценки физических параметров компонентов объекта. Наши фотометрические наблюдения СЗ V407 Лебедя с высоким временным разрешением показали, что даже через 7 лет после сильной вспышки у объекта не восстановилась быстрая переменность блеска с характерным периодом десятки минут. Такой тип переменности у повторных симбиотических новых традиционно рассматривается как признак наличия в системе аккреционного диска. Отсутствие быстрой переменности блеска у V407 Лебедя, возможно, является признаком пониженного темпа аккреции вещества горячим компонентом. Повторные симбиотические новые являются важным классом переменных звезд, т.к. в настоящее время тоже рассматриваются, как предшественники вспышек сверхновых типа Ia — ключевого для астрофизики типа объектов, на параметры которых «завязаны» многие достижения космологии последних десятилетий.

Аннотация результатов, полученных в 2018 году
Большинство звезд, включая наше Солнце, проводят основную часть своей жизни в спокойном состоянии. Однако даже они в начале и в конце своей жизни проходят этапы бурной активности, длящиеся сравнительно недолго. Длительный мониторинг звезд на этих этапах позволяет получить уникальную информацию об их структуре, эволюции и динамике околозвездного вещества. Это и является целью нашего проекта. На основании наблюдений, выполненных с помощью 2.5 м телескопа КГО ГАИШ МГУ в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне (от 0.4 до 2.3 мкм), нами было показано, что глубокие и продолжительные ослабления блеска молодой звезды RW Aur A происходят вследствие её затмения пылинками, которые выносятся из протопланетного диска ветром, "дующим" с его поверхности. Созданная ветром околозвездная пылевая оболочка рассеивает свет звезды, что, как показано в нашей работе Dodin et al. (2019, MNRAS 482, 5524), позволяет объяснить результаты последних рентгеновских (Gunther et al., 2018) и астрометрических (Gaia, DR2 catalog) наблюдений звезды. С помощью оригинальной методики спекл-поляриметрических наблюдений мы определили размер этой оболочки, который оказался порядка 0.06 угловых секунд. Этот результат был доложен на международной конференции "Take a closer look", посвященной анализу наблюдений молодых звезд со сверхвысоким угловым разрешением (Мюнхен, Германия). Завершен анализ инфракрасных и рентгеновских наблюдений объекта Cyg X-3 – единственной известной в Галактике тесной двойной системы, состоящей из горячей массивной звезды типа Вольфа-Райе (WR) и релятивистского спутника (нейтронной звезды или черной дыры). Показано, что ветер звезды WR не симметричен, а "сфокусирован" в направлении спутника, что ранее никем не учитывалось при оценке массы спутника. По этой причине вопрос о том, является ли спутник черной дырой (если его масса существенно превышает две солнечных) или нейтронной звездой (масса менее двух солнечных) пока остается открытым. Для решения этого вопроса нами в 2018 году был создан программный код для анализа наблюдений, учитывающий анизотропию ветра WR. Мы также обнаружили, что период орбитального вращения звезд системы Cyg X-3 меняется регулярным образом. Показано, что причиной этого может быть приливное взаимодействие компонент системы (т.н. вращение линии апсид), либо наличие в системе третьей звезды малой массы, удаленной от двух других на расстояние 16 астрономических единиц. (Статья с результатами исследования направлена для публикации в Astrophysical Journal и получила положительную рецензию.) Мы получили наблюдаемые свидетельства того, что большинство тесных двойных систем, в состав которых входит звезда типа WR и звезда спектрального класса O или B, сформировались в результате обмена веществом в массивных двойных системах, а не вследствие радиального истечения газа (звездного ветра) из более массивной О или В компоненты. Этот вывод важен для построения эволюционных сценариев массивных двойных систем, конечным итогом жизни которых станет слияние двух черных дыр, которое наблюдалось в гравитационно-волновых экспериментах. (Cherepashchuk, 2018, Astronomy Reports, 62, 567). У тесных двойных систем, которые состоят из черной дыры и обычной звезды малой массы, происходит непрерывное перетекание (аккреция) вещества маломассивной звезды-донора на черную дыру. У таких систем наблюдаются периоды вспышек, с интенсивным рентгеновским излучением и мощными колебаниями блеска в оптическом диапазоне, и длительные периоды спокойствия. Но даже в спокойствии такие системы иногда переходят между некоторыми различными состояниями, названными пассивным и активным, и нам удалось это непосредственно пронаблюдать в системе A0620-00. Проанализировав характер изменения блеска этой системы в видимом и инфракрасном диапазонах, мы установили, что даже малые изменения в структуре атмосферы звезды-донора (пятна, факелы, супергрануляция и т.п.) приводят к сильным изменениям темпа перетекания вещества на черную дыру. Таким образом, нами впервые показано, что, переходя из пассивного состояния в активное, система А0620-00 отслеживает именно нестабильность атмосферы звезды-донора (Cherepashchuk et al., MNRAS, 2019, 483, 1067). Микроквазар SS433 — уникальная по своим параметрам массивная двойная система, состоящая из сверхгиганта спектрального класса A и релятивистского объекта (черной дыры или нейтронной звезды), названная в свое время "загадкой века". Одна из особенностей системы – выброс струй вещества (джетов), которые движутся со скоростью около 80 000 км/с и периодически меняют направление движения (прецессируют). Анализ всех опубликованных спектральных наблюдений SS433, включая наши новые наблюдения за последние 11 лет, показал, что период этих изменений, в среднем, оставался неизменным на протяжении 40 лет. Это свидетельствует в пользу модели, объясняющей прецессию джетов изменением наклона аккреционного диска вокруг релятивистского объекта из-за прецессии оси вращения оптической звезды-донора. Анализ всего комплекса спектральных и фотометрических данных по микроквазару SS433 показал, что релятивистский объект имеет массу в 1.6 раз большую, чем сверхгигант, и поэтому, скорее всего, является черной дырой (Cherepashchuk et al., 2018, Astronomy Reports, 62, 747). Катаклизмические переменные - это тесные двойные системы на поздних стадиях эволюции, состоящие из горячего белого карлика и холодной звезды спектрального класса К или М. В этих системах вещество холодной звезды перетекает на белый карлик, образуя вокруг него аккреционный диск. Процесс перетекания носит нестационарный характер, что проявляется в виде переменности блеска системы на разных временных масштабах. В 2018 г. были получены и проанализированы кривые блеска нескольких катаклизмических переменных разных подклассов. Для системы KN Ceti были найдены новые моменты минимумов блеска, и был уточнен ее орбитальный период. Получена оценка масс компонент системы J162117.36+441254.2, уточнен ее орбитальный период и найдены доказательства того, что система является представителем нового подкласса катаклизмических переменных с редкими вспышками. В ноябре-декабре 2018 года зарегистрирована аномально мощная вспышка в системе EG Cnc, предыдущие вспышки которой происходили в 1977 и 1996 годах. Симбиотические звезды представляют собой двойные системы, горячий компонент которых по своим характеристикам напоминает белый карлик, а холодный компонент либо красный гигант, либо сверхгигант. Оба компонента системы погружены в протяженную неоднородную туманность. В 2018 г. был продолжен фотометрический и спектральный мониторинг избранных симбиотических звезд на различных телескопах и инструментах в оптическом и инфракрасном диапазонах длин волн. В системе PU Vul определены физические параметры компонент системы и околозвездной туманности, а также найдено, что изменение зависимости светимость - поверхностная температура горячей компоненты с течением времени отличаются от предсказаний теории (Tatarnikova et al., 2018, Research in Astronomy and Astrophysics, v. 18, Issue 8, article id. 098). Обнаружено, что система V1413 Aql в мае 2017 г. впервые с 1993 г. перешла в спокойное состояние, которое продлилось не более пяти месяцев. Определены физические параметры компонент системы (Татарникова и др., 2018, ПАЖ, 44, 874).

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
I. Анализ спектрального и фотометрического поведения звезды CQ Tau показал, что облака околозвездной пыли, которые вызывают затмения этой звезды, не являются однородными, а имеют клочковатую структуру с размерами сопоставимыми с размером самой звезды. Вследствие этого цвет звезды во время затмений меняется меньше, чем в случае однородного затмения, что ранее неправильно интерпретировалось как увеличение среднего размера пылинок. Мы показали возможность использования вращающейся звездной поверхности как экрана, на котором можно рассматривать околозвездные облака на просвет и изучать направление их движения относительно оси вращения звезды. В ходе работ было обнаружено, что у звезды RW Aur B также происходят затмения околозвездной пылью. Для звезды RY Tau получено прямое изображение пылевой оболочки в поляризованном свете и показано, что переменность как поляризации, так и полного потока, объясняется изменениями в неразрешенной области размерами 0.05 угловой секунды. Для звезды RW Aur A было найдено, что во время глубокого затмения, вызванного усилением запыленного дискового ветра, изменения в эмиссионном спектре объясняются доминированием рассеянного излучения: рассеивающее пылевое облако "смотрит" на звезду и околозвездные газовые потоки под другим углом, чем наблюдатель вне затмения, что и приводит к изменению формы линий. II. Изучена необычная двойная звездная система Cyg X-3, состоящая из так называемой звезды Вольфа-Райе и релятивистского объекта - черной дыры или нейтронной звезды. Такие системы находятся на завершающей стадии эволюции и были предсказаны современной теорией звездной эволюции. Однако они весьма редки, Cyg X-3 - единственная звезда такого типа, обнаруженная в нашей Галактике. Один из основных вопросов - является ли спутник звезды Вольфа-Райе нейтронной звездой или черной дырой. На этот вопрос не было ответа в течение более, чем 30 лет изучения этой системы. В результате нашего исследования, опирающегося на рентгеновские и инфракрасные данные, было показано, что с большой вероятностью спутник является нейтронной звездой. III. Рентгеновские новые с черными дырами обладают удивительными свойствами. Это тесные двойные системы, в которых маломассивная оптическая звезда поставляет вещество на черную дыру. Вокруг черной дыры образуется газовый вращающийся диск, в котором накапливается вещество. При достижении некоторой критической плотности вещества в диске срабатывает неустойчивость, диск становится турбулентным, что приводит к выпадению (аккреции) вещества диска на черную дыру и появлению мощной вспышки рентгеновского излучения с длиной волны в тысячи раз короче, чем длина волны оптического излучения. Через несколько месяцев процесс вспышки успокаивается, и рентгеновская светимость падает практически до нуля. Наступает спокойное состояние системы, которое может длиться несколько лет. Удивительно то, что хотя рентгеновское излучение в этом, так называемом спокойном состоянии, практически отсутствует, в двойной системе диск вокруг черной дыры не исчезает. То есть вещество вращается вокруг черной дыры, но не падает на нее (так называемый диск - накопитель) или вещество падает, но тепловая энергия при этом "засасывается" внутрь черной дыры не успевая излучиться (так называемый адвекционно-доминированный диск). Наши оптические и инфракрасные наблюдения одной из таких рентгеновских новых XTEJ1118+480 показали, что хотя эта рентгеновская новая находится в спокойном состоянии с практически нулевой рентгеновской светимостью, в ней происходят бурные нестационарные процессы, приводящие к изменению среднего блеска системы. Из анализа орбитальных кривых блеска нам удалось уточнить массу черной дыры 7.1+/-1 солнечных масс, а также изучить структуру диска вокруг черной дыры и восстановить спектр излучения этого диска в широком диапазоне длин волн 6400-22000 Ангстрем. Знание этого спектра, который описывается степенным законом, важно для проверки моделей адвекционно-доминированных дисков. IV. Знаменитый объект SS433, который ученые иногда именуют "загадкой века" привлекает пристальное внимание исследователей вот уже в течение 40 лет. Это звездообразный объект 14 звездной величины, в спектре которого, помимо стационарных линий излучения водорода и гелия, имеющих лабораторные длины волн, наблюдаются так называемые подвижные эмиссионные линии, которые перемещаются по спектру на громадную величину порядка тысячи ангстрем с периодом около 162 дней. Одно время даже была выдвинута гипотеза, что подвижные линии в спектре SS433 – это сигналы внеземной цивилизации. Однако дальнейшие исследования показали, что подвижные эмиссии в спектре SS433 формируются во внешних частях узконаправленных выбросов вещества (джетах), прецессирующих с периодом 162 дня. Джеты вырываются из центральных частей так называемого сверхкритического аккреционного диска вокруг релятивистского объекта (нейтронной звезды или черной дыры). Объект представляет собой массивную рентгеновскую двойную систему на продвинутой стадии эволюции, когда вокруг релятивистского объекта сформировался оптически яркий сверхкритический аккреционный диск, плоскость которого наклонена к плоскости орбиты двойной системы. Диск (и джеты вместе с ним) прецессирует с периодом 162 дня. Кроме того, в системе SS433 наблюдаются затмения диска "нормальной" звездой и звезды диском, что дает возможность детального изучения структуры диска и параметров системы, прежде всего, массы релятивистского объекта. Вопрос о природе релятивистского объекта (нейтронная звезда или черная дыра) в системе SS433 до последнего времени окончательно не был решен. Нам удалось, используя факт постоянства орбитального периода SS433 и данные высокого углового разрешения, полученные на Европейском интерферометре VLTI GRAVITY, дать оценку отношения масс компонент системы и показать, что релятивистский объект здесь является черной дырой. Этот вывод независимо подтвержден нашим анализом рентгеновских наблюдений в жестком диапазоне, выполненных на международной гамма-обсерватории ИНТЕГРАЛ. V. Катаклизмические переменные - это тесные двойные системы на поздних стадиях эволюции, состоящие из холодной звезды - красного карлика и горячего белого карлика. В этих системах происходит перетекание вещества с холодного компонента на белый карлик, при этом вокруг последнего образуется аккреционный диск.При изучении катаклизмических переменных были получены следующие результаты. Впервые обнаружены кратковременные квазипериодические колебания блеска звезды EG Cnc. В ноябре 2019 г. обнаружена вспышка звезды MASTER J042609.34+354244.8, у которой найдены четко выраженные т. н. сверхгорбы на кривой блеска сложной структуры c периодом 90 минут. У звезды ASAS-SN-19abi (типа WZ Sge) обнаружены глубокие (около 0.4m) затмения и ранние сверхгорбы, что не характерно для объектов этого типа. На основе моделирования кривых блеска уникальной системы J162117.36+441254.2 с редкими вспышками получена оценка масс и радиусов компонентов, изучено, как меняется температура красного карлика во время вспышки, уточнено наклонение орбитальной плоскости системы к лучу зрения. VI. Симбиотические звезды (СЗ) были открыты в еще начале XX века, но окончательно их природа была установлена лишь 70 лет спустя. Они представляют собой двойные системы, состоящие из красного гиганта и белого карлика (редко – нейтронной звезды), погруженные в околозвездную газовую оболочку. В последнее время интерес к СЗ возрос из-за того, что их рассматривают в качестве предшественников сверхновых типа Ia. Из анализа длительных рядов наших наблюдений в ИК диапазоне у нескольких симбиотических звезд определена степень заполнения красным гигантом своей полости Роша. Показано, что система V1413 Aql может быть отнесена к классическим симбиотическим звездам. В системах T CrB, RS Oph и V407 Cyg обнаружена взаимосвязь между типом активности горячих компонентов и избытком лития на поверхности холодных компонентов. Впервые зафиксировано рассеянное излучение пылевой оболочки углеродной мириды V CrB, обоснован вывод о том, что в этой оболочке сосуществуют пылинки с размерами от 0.1 до 0.5 мкм.