В 2021 году мы с моим дипломником, а затем аспирантом Иваном Шапошниковым стали заниматься исследованиями звезд Вольфа–Райе в тесных двойных системах с О-В-спутниками (WR + ОВ систем). Выше уже отмечалось, что образование черных дыр в двойных системах проходит через стадию звезды WR, а мощный звездный ветер звезды WR приводит к увеличению радиуса орбиты двойной системы, что затрудняет образование достаточно тесных пар черных дыр, которые сливаются из‑за потери энергии на излучение гравитационных волн за время меньшее возраста Вселенной 1,4 ∙ 1010 лет. Лишь в случае достаточно тесных пар черных дыр мы можем наблюдать соответствующий всплеск потока гравитационных волн. В связи с этим остро встает проблема надежной наблюдательной оценки темпа потери массы звездами WR разных масс, разных типов и спектральных классов, а также разного химического состава. Наиболее надежно темп потери массы у звезд WR находится по наблюдаемому увеличению орбитальных периодов WR + ОВ систем. Как уже отмечалось выше, темпы потери массы звездами WR, определяемые с использованием их радио и ИК потоков, завышены в 3–5 раз из‑за клочковатости ветра WR.
Проще всего искать изменение орбитальных периодов WR + ОВ систем, анализируя затмения WR и ОВ компонент, наблюдаемые фотометрическим методом в разные, достаточно далеко разнесенные во времени эпохи. К сожалению, число затменных систем среди нескольких десятков известных спектрально-двойных систем WR + ОВ весьма мало – всего четыре. Поэтому у меня возникла идея искать изменения орбитальных периодов WR + ОВ систем не по затменным кривым блеска, а по кривым лучевых скоростей компонент WR + ОВ систем, получаемым спектральным методом.
Звезды WR + ОВ начали активно изучаться с начала 1940‑х годов. Причем основная масса звезд WR + ОВ исследовалась спектральным методом с целью определения масс компонент, а также с целью исследования физических параметров звездных ветров звезд WR. Сложные спектры звезд WR с широкими и интенсивными линиями излучения, что нетипично для обычных звезд, привлекали внимание исследователей-спектроскопистов. Интерес исследователей к таким пекулярным объектам, как звезды WR, в 1940–1960‑х годах был столь же велик, как и интерес к рентгеновским двойным системам начиная с 1970‑х годов. Поэтому для многих спектрально-двойных WR + ОВ систем имеются надежные кривые лучевых скоростей для нескольких эпох наблюдений начиная с 1940‑х годов. Большой интервал спектральных наблюдательных эпох, порядка восьмидесяти лет, благоприятствует поиску изменений орбитальных периодов спектроскопическим методом.
Для начала мы поискали спектроскопическим методом изменения орбитальных периодов у затменных двойных систем V444 Cyg, CX Cep, CQ Cep. Все спектральные наблюдения выполнялись нами на 2,5‑метровом телескопе КГО. Мы убедились в том, что темпы изменения орбитальных периодов для всех этих систем, полученные спектроскопическим методом, хорошо согласуются с соответствующими темпами, полученными с использованием затменных кривых блеска. Таким образом, мы проверили надежность спектроскопического метода поиска изменения орбитальных периодов WR + ОВ систем. На эту тему нами в 2022–2023 годах опубликованы две статьи в международном журнале MNRAS. Судя по весьма положительным отзывам рецензентов, наша идея искать изменения орбитальных периодов WR + ОВ систем спектроскопическим методом получила поддержку.
Сейчас мы с Иваном Шапошниковым, используя 2,5‑метровый телескоп КГО, работаем дальше в этом направлении, привлекая уже не затменные системы WR + ОВ, а «чисто» спектрально-двойные WR + ОВ системы, в которых не наблюдаются затмения компонент. Недавно нами с помощью спектроскопического метода обнаружено вековое увеличение орбитального периода у спектрально-двойной WR + OB системы WR127, у которой не наблюдаются затмения, и, c использованием Джинсовской моды потери массы из системы, дана надежная оценка темпа потери массы звездой WR. Соответствующая статья опубликована в международном журнале Astronomy and Astrophysics за 2024 год. Надеемся за несколько лет работы определить наиболее надежным, динамическим методом темпы потери массы для пары десятков звезд WR и построить зависимость этих темпов от масс звезд WR, от их спектральных классов и от химического состава. Это может дать новый импульс развитию теории эволюции массивных тесных двойных систем с образованием тесных пар двойных черных дыр.
Продолжаю я заниматься также исследованием затмений звезд экзопланетами, по которым мы ранее, в 2008–2011 годах, работали совместно с моими учениками М. К. Абубекеровым и Н. Ю. Гостевым. Как уже отмечалось выше, было обнаружено несогласие между теоретической и наблюдаемой (из анализа затмений) зависимостями коэффициента потемнения к краю звездного диска от длины волны для звезд, затмеваемых экзопланетами. Хотя это несогласие было обнаружено в начале 2000‑х годов, до сих пор для него не существовало разумного объяснения. Были попытки объяснить эти расхождения теории и наблюдений наличием пятен на поверхности затмеваемой звезды (при очень высокой точности фотометрических наблюдений со спутника «Кеплер» ~ 10-4–10-5 звездной величины эффекты пятнистости звезды вполне могут наблюдаться). Однако исследуемые нами кривые затмения звезд экзопланетами имеют идеально симметричную форму, и модель звезды без пятен очень хорошо проходит по критерию хи-квадрат.
Мы с моим аспирантом Егором Бекесовым решили при интерпретации затменных кривых блеска учесть наличие небольшого эксцентриситета орбиты системы «звезда–планета». Дело в том, что в случае экзопланет, ввиду малости амплитуды кривой лучевых скоростей звезды (несколько десятков метров в секунду), относительная погрешность кривых лучевых скоростей весьма велика. Все предыдущие исследования кривых затмения звезд экзопланетами с короткими орбитальными периодами проводились в предположении о наличии идеальной круговой орбиты планеты. Однако наблюдаемые кривые лучевых скоростей этих короткопериодических систем «звезда–планета» вполне допускают, в пределах ошибок измерения кривых лучевых скоростей, наличие небольшого эксцентриситета, порядка 0,01 ÷ 0,05.
Мой аспирант Егор Бекесов разработал компьютерную программу для анализа затмений звезд экзопланетами в случае эллиптической орбиты планеты. В итоге мы в нашей статье, опубликованной в 2023 году в «Астрономическом журнале», показали, что учет небольшого эксцентриситета орбиты планеты позволяет практически снять указанное выше противоречие между теорией и наблюдениями. Это противоречие, как оказалось, было связано не с несовершенством теории тонких звездных атмосфер (что было бы большим вызовом для астрофизики), а отражает тот факт, что используемая ранее модель системы «звезда–планета» с круговой орбитой является слишком идеализированной. Сейчас Егор работает дальше в этом направлении, как применяя модель эллиптической орбиты для анализа высокоточных спутниковых наблюдений затмений звезд экзопланетами, так и используя наземные наблюдения этих затмений, которые ведутся на нашей Кавказской горной обсерватории.
После запуска Российско-Германской космической обсерватории «Спектр-Рентген-Гамма» в 2019 году 2,5‑метровый телескоп КГО ГАИШ стал активно использоваться для наземной оптической и инфракрасной поддержки космических наблюдений, выполняемых на этой обсерватории. Я, совместно с рядом сотрудников ГАИШ – наблюдателей на 2,5-телескопе, принял участие в этой программе. В 2020–2022 годах на эту тему был опубликован ряд коллективных научных статей в журналах Nature, MNRAS и «Письма в „Астрономический журнал“». В трех таких статьях я являюсь соавтором.
Приходится мне участвовать также в дооснащении 2,5‑метрового телескопа новым приемным оборудованием и в разработке новых методик наблюдений на этом телескопе. В 2017 году мы совместно с О. И. Бугаенко, И. И. Ким и В. В. Поповым опубликовали в «Астрономическом журнале» статью под названием «Коронографические методы детектирования слабых объектов около ярких: применение к 2,5‑метровому телескопу ГАИШ», где мы предложили ряд методов компенсации инструментального рассеянного света от яркого объекта с целью обнаружения близкого слабого объекта. Эти методы можно использовать для прямых наблюдений крупных экзопланет, далеко отстоящих от родительской звезды.
В 2017 году я стал соавтором в коллективной статье с описанием характеристик первого в нашей стране инфракрасного фотометра-спектрометра-камеры ASTRONIRCAM – штатного приемника ИК излучения на 2,5‑метровом телескопе.
Как уже упоминалось, из средств моего гранта РНФ в 2017–2021 годах было проведено финансирование изготовления аппаратуры для «синего» канала двухканального спектрографа низкого разрешения – ныне штатного прибора 2,5‑метрового телескопа. Этот спектрограф активно используется учеными ГАИШ для выполнения спектральных исследований астрономических объектов. В 2020 году я стал соавтором коллективной статьи в журнале «Письма в „Астрономический журнал“», где описаны характеристики этого спектрографа.
Как уже отмечалось выше, в 2023 году я с моей научной группой выиграл новый грант РНФ, часть средств из которого будет использована для конструирования отдельных узлов спектрографа высокого разрешения, создаваемого сотрудниками ГАИШ под руководством Н. И. Шатского.
В 2020 году в трудах Всероссийской конференции «Наземная астрономия в России. XXI век», прошедшей в САО РАН в сентябре 2020 года, была опубликована коллективная статья о Кавказской горной обсерватории с описанием научных результатов первых шести лет ее работы, где я являюсь соавтором. Первая статья о создании Кавказской горной обсерватории ГАИШ МГУ и первого научного результата, полученного с использованием 2,5‑метрового телескопа, была опубликована В. А. Садовничим и мной в 2014 году в научно-популярном журнале «Природа». В 2023 году в журнале «Астрофизический бюллетень» (издание САО РАН) была опубликована серия статей по результатам, полученным в КГО ГАИШ МГУ за последние пять лет. Я написал в этот журнал обзор работ нашей группы под названием «Наблюдения рентгеновских двойных систем на Кавказской горной обсерватории ГАИШ МГУ».