V405 Aur och dopplereffekten
Posted: 2021-02-09 16:55:08
För några veckor sedan såg jag att Magnus Larsson hade observerat en för mig ny variabel, V405 Aur. Jag blev nyfiken på vad det var för stjärna och har sedan läst på om den. V405 Aur är en vit dvärg i ett dubbelstjärnesystem med en omloppstid på drygt 4 timmar och är en s.k. intermediate polar. Detta innebär att den har ett starkt magnetiskt fält vilket gör den aktiv även i röntgenbandet. Som jag förstått det är stjärnans magnetpoler kriftigt vinklade mot dess rotationsaxel och synriktningen är ungefär mot dess ekvator. Detta innebär att två gånger per rotation riktas stjärnans aktiva magnetpoler mot jorden, vilket ökar ljusstyrkan i synligt ljus ned ca. 0.1 magnituder. Man kan på detta sätt mäta stjärnans rotationstid som ligger på 545.5 sekunder eller drygt 9 minuter.
Jag hittade en intressant artikel om stjärnan på Astronomisk Ungdom, ett mycket ambitiöst gymnasiearbete av Tomass Wilson.
Stjärnan har under 20 års tid observerats av medlemmar i Center for Backyard Astrophysics, det var där Magnus hade kommit i kontakt med den. Mycket av deras data finns också tillgängligt på AAVSO. Som jag fattat det är det om och hur rotationstiden förändras som är målet med CBA:s observationer. Detta gör man med observationsserier på 2-5 timmar och mätningar 1-2 gånger per minut. Genom att kombinera flera nätters data kan man få mycket noggranna värden på rotationstiden.
Jag blev nyfiken på stjärnan och laddade ner alla observationer från AAVSO och började bestämma perioder och tidpunkter för maximum från de enskilda nätternas serier. För att få bra värden på perioden krävs en noggrannhet på minst 8, helst 10 decimaler... Jag märkte snart att spridningen var för stor för enskilda nätter, men genom att kombinera serier inom 2-7 dagar blev perioden stabilare. Dock avvek den fortfarande ofta från den angivna, ibland var den lite kortare, ibland lite längre. Efter ett tag såg jag ett mönster, på hösten tenderade perioden att vara kortare och på våren längre, medan den på vintern låg nära den angivna. Det jag av en slump hade upptäckt var dopplereffekten från jordens omlopp runt solen!
Här är ett diagram över hur perioden ändras med årstid.
Tidpunkten för observationerna som är gjorda under 20 år visas här bara med månad och dag. Stjärnan står i opposition ungefär vid vintersolståndet, det innbär att dopplereffekten blir som störst i slutet av september och i slutet av mars. Man kan se att perioden vid dessa tidpunkter varierar mellan ca 0.0063126 och 0.0063138 dygn. Detta är en variation på +/-0.05 sekunder eller ungefär 1/10000-del av perioden på 545 sekunder. För att skapa denna effekt bör jorden röra sig med 1/10000 av ljushastigheten. 300000 / 10000 = 30 km/s.
Det var ju en kul och oväntad "upptäckt" att jorden rör sig runt solen, men det försvårade periodberäkningen av V405 Aur. Jag fick istället använda tidpunken för maximum från de enskilda nätterna och räkna om den till heliocentrisk tid. Till slut fick jag en lista med tider från 200 obs-serier 2000-2021. Jag var rädd att det inte skulle gå att kombinera ihop dem då glappet mellan säsongerna är 30000 - 50000 cykler. En alldeles så liten ändring i perioden under sommaruppehållet skulle göra det omöjligt att veta exakt hur många cykler som passerat mellan den sista serien på våren och den första nästa höst.
Det visade sig dock att rotationstiden för V405 Aur är väldigt stabil, till skillnad från en del andra intermediate polars, så jag tror jag lyckats pussla ihop alla 200 serier med rätt mellanrum. Jag hade också hjälp av data från två artiklar av Piirola och Breus där de publicerat maxtider och delvis täckte ett glapp i AAVSO-datat 2001-2007. Till slut gjorde jag ett O-C diagram med min data från AAVSO de från de två artiklarna.
Diagrammet visar heliocentrisk JD-datum på x-axeln från 1994 till 2021. På y-axeln syns förskjutningen i tidpunkt för max mellan observerad och beräknad tidpunkt uttryckt i cykler (1 cykel = perioden). Medelperioden för hela tidsrymden blev 0.0063131465 dygn, signifikant till 10 decimaler, i sekunder blev den 545.45586.
Jag hittade en intressant artikel om stjärnan på Astronomisk Ungdom, ett mycket ambitiöst gymnasiearbete av Tomass Wilson.
Stjärnan har under 20 års tid observerats av medlemmar i Center for Backyard Astrophysics, det var där Magnus hade kommit i kontakt med den. Mycket av deras data finns också tillgängligt på AAVSO. Som jag fattat det är det om och hur rotationstiden förändras som är målet med CBA:s observationer. Detta gör man med observationsserier på 2-5 timmar och mätningar 1-2 gånger per minut. Genom att kombinera flera nätters data kan man få mycket noggranna värden på rotationstiden.
Jag blev nyfiken på stjärnan och laddade ner alla observationer från AAVSO och började bestämma perioder och tidpunkter för maximum från de enskilda nätternas serier. För att få bra värden på perioden krävs en noggrannhet på minst 8, helst 10 decimaler... Jag märkte snart att spridningen var för stor för enskilda nätter, men genom att kombinera serier inom 2-7 dagar blev perioden stabilare. Dock avvek den fortfarande ofta från den angivna, ibland var den lite kortare, ibland lite längre. Efter ett tag såg jag ett mönster, på hösten tenderade perioden att vara kortare och på våren längre, medan den på vintern låg nära den angivna. Det jag av en slump hade upptäckt var dopplereffekten från jordens omlopp runt solen!
Här är ett diagram över hur perioden ändras med årstid.
Tidpunkten för observationerna som är gjorda under 20 år visas här bara med månad och dag. Stjärnan står i opposition ungefär vid vintersolståndet, det innbär att dopplereffekten blir som störst i slutet av september och i slutet av mars. Man kan se att perioden vid dessa tidpunkter varierar mellan ca 0.0063126 och 0.0063138 dygn. Detta är en variation på +/-0.05 sekunder eller ungefär 1/10000-del av perioden på 545 sekunder. För att skapa denna effekt bör jorden röra sig med 1/10000 av ljushastigheten. 300000 / 10000 = 30 km/s.
Det var ju en kul och oväntad "upptäckt" att jorden rör sig runt solen, men det försvårade periodberäkningen av V405 Aur. Jag fick istället använda tidpunken för maximum från de enskilda nätterna och räkna om den till heliocentrisk tid. Till slut fick jag en lista med tider från 200 obs-serier 2000-2021. Jag var rädd att det inte skulle gå att kombinera ihop dem då glappet mellan säsongerna är 30000 - 50000 cykler. En alldeles så liten ändring i perioden under sommaruppehållet skulle göra det omöjligt att veta exakt hur många cykler som passerat mellan den sista serien på våren och den första nästa höst.
Det visade sig dock att rotationstiden för V405 Aur är väldigt stabil, till skillnad från en del andra intermediate polars, så jag tror jag lyckats pussla ihop alla 200 serier med rätt mellanrum. Jag hade också hjälp av data från två artiklar av Piirola och Breus där de publicerat maxtider och delvis täckte ett glapp i AAVSO-datat 2001-2007. Till slut gjorde jag ett O-C diagram med min data från AAVSO de från de två artiklarna.
Diagrammet visar heliocentrisk JD-datum på x-axeln från 1994 till 2021. På y-axeln syns förskjutningen i tidpunkt för max mellan observerad och beräknad tidpunkt uttryckt i cykler (1 cykel = perioden). Medelperioden för hela tidsrymden blev 0.0063131465 dygn, signifikant till 10 decimaler, i sekunder blev den 545.45586.