О.Малков, (ИНАСАН,МГУ им. Ломоносова)

База данных двойных звезд BDB

bdb.inasan.ru

САО, 22.07.14

Двойные звезды

1. Многочисленны (>90% звезд входит в состав двойных и кратных систем)

2. Важны для определения фундаментальных параметров звезд

3. Обладают разнообразными наблюдательными проявлениями

Двойные и кратные звезды

• Статистика иерархической кратности среди звезд солнечного типа (F-G карлики) в ближней окрестности Солнца (67 пк, полнота >90%, Токовинин 2014, AJ 147, 87):– 4847 звезд, из них 2196 - главные компоненты

пар (46%), в том числе 361 – главные компоненты кратных иерархических систем (кратность 3 – 5)

– Отношение звездных систем с кратностью n=1,2,3,4,5 – 54:33:8:4:1

Предельная кратность звездных ансамблей

• Иерархические системы: Приливное поле Галактики разорвет систему с 8-9 уровнями иерархичности, т.е., при плотной упаковке, это 256-512 компонентов (В.Сурдин 2001)

• Неиерархические или хаотические системы: Washington Double Star Catalog:– 110000 двойных и кратных систем, около

240000 компонентов.– Максимальная степень кратности: 107

Кратная система или скопление? • Каталог кратных систем (MSC, Токовинин) не

содержит системы кратности 8 и выше. • “System should have a Keplerian orbit, stable

during at least several revolutions. All others (including trapeziums) are clusters. Moreover, CCDM and WDS contain a lot of optical pairs” – A. Tokovinin.

Мы, тем не менее, включаемтакие системы в БДБ

Задачи, связанные с изучением двойных звезд

1. Исследование эволюции звезд

2. Определение масс и других физических параметров звезд

3. Построение фундаментальных зависимостей между параметрами звезд (масса-светимость, масса-радиус, …)

4. Построение корреляционных диаграмм

5. Статистические исследования

6. Исследование высокоэнергетических процессов аккреции

7. Планирование наблюдений

Базы данных по различным типам двойных звезд

• WDS: визуальные двойные• CEV: затменные двойные• SB9: спектроскопические двойные• INT4: интерферометрические двойные• CBS: проэволюционировавшие тесные

двойные• .......

Не существовало базы данных, синтезирующей все типы двойных. BDB закрывает этот пробел

Цель создания BDB – предоставить пользователю каталогизированные

данные о двойных

• Интегрируя в BDB каталоги всех типов двойных (CCDM, ORB6, …), а также каталоги астрофизических параметров – масса, радиус, температура – (Свечников, Budding, …)

• Предоставляя доступ к базам данных о двойных системах (ОКПЗ, SB9, …) и базам данных общего назначения (SIMBAD, ADS, …)

Основные намерения

• BDB должна предоставлять все данные (и метаданные) о двойственности звезд, но не повторять работу других баз данных.

• BDB должна быть проста в использовании (less mouse clicks – more usability).

• BDB должна быть проста в обслуживании (открытия новых объектов не должны приводить к ежедневному изменению формата и содержания страниц).

Основные проблемы• Решение проблем обозначений (единой

системы не существует) и кросс-идентификации компонентов в разных каталогах

• Создание и поддержка списка ассоциированных каталогов / баз данных двойных звезд, прежде всего российских: ОКПЗ, ТДЗ, каталоги Свечникова и пр..

Остальное сделают инструменты Виртуальной обсерватории

Исторические системы обозначения: ADS (Aitken Double

Star catalog)• Компоненты обозначаются заглавными буквами алфавита в

порядке убывания яркости: A, B, C, и т.д.• Новооткрытый компонент – следующая буква• Компоненты разрешенной пары: + прописные буквы a, b, и т.д.

(если разрешен компонент A – второй компонент обозначают a; иногда, однако, переобозначают компоненты тесной пары как Aa, Ab)

• Достоинства: видимо, наиболее распространенная, интуитивно понятная

• Недостатки: отсутствие четких правил, в разные моменты времени одно обозначение может соответствовать разным объектам (неразрешенной двойной звезде и разрешенному компоненту), …

Исторические системы обозначения: IDS (Index catalogue

of visual Double Stars)

• Много сходства с ADS, но нет строчных букв (для разрешенных компонентов резервированы заглавные буквы P, Q, и т.д.).

Резолюция МАС’2000 (multi-commission meeting: комиссии

26, 42 + 5, 8, 24)• Разработать простую, единую, гибкую,

легко программируемую и "понимаемую компьютером" схему обозначений звездных компонентов, включая коричневые карлики и планеты

– Цель пока не достигнута, общепринятой схемы нет.

Системы обозначения: новейшее время

• двоичное дерево (Evans, развито Токовининым);• схема, базирующаяся на наблюдательном типе

двойной (Oblak); • иерархическая схема (Ковалева/Малков); • схема, базирующаяся на десятичной

классификации Дьюи (Urban/Corbin)• WMC, Washington Multiplicity Catalog • …….• Ни одна из них не выжила и сейчас не

применяется (кроме WMC, применяемой только для визуальных двойных).

Требования к идеальной системе обозначений

• Стабильность при открытии новых удаленных компонентов.

• Стабильность при открытии новых компонентов разрешенных двойных (и планетных систем?).

• Ни один объект не должен носить более одного идентификатора;

• Ни один идентификатор не должен быть присвоен более, чем одному объекту;

• Не зависит от характера наблюдений и от природы компонентов.

• Система должны быть несложной, близкой к традиционным и интуитивно понятной исследователям двойных.

Три категории объектов в кратных системах и их параметры

• Компонент: масса, радиус, температура, вспышечная активность, …

• Пара: период, эксцентриситет, расстояние между компонентами и позиционный угол, … (компонент пары – не всегда одиночная звезда)

• Система: расстояние, собственное движение, кинематика, …

• Координаты, фотометрия, спектральный класс могут быть приписаны разным категориям (в зависимости от типа системы)

• В подавляющем большинстве каталогов двойных (кратных) систем приводится информация о парах

BSDB• Идентификатор BSDB состоит из:

– цифровой части, компилируемой из значений небесных координат и предваряемой символом 'J' (означающим, что координаты относятся к эпохе 2000.0 года);

– индикатора "система-пара-компонент", отделяемого двоеточием;

– буквенного обозначения, в общих чертах напоминающим знакомые исследователям двойных звезд схемы обозначений.

• Пример: объекты в тройной системе– J000144.48+590527.1:s– J000144.48+590527.1:pAa-Ab– J000144.48+590527.1:cAa– J000144.48+590527.1:cAb– J000144.48+590527.1:pA-B– J000144.48+590527.1:cB

BSDB: перспективы

• Единая и согласованная система обозначения объектов в базе данных о двойных звездах BSDB

• Уникальный идентификатор BSDB получают все объекты в рамках двойных и кратных систем

• Система обозначений полностью удовлетворяет требованиям и рекомендациям МАС, интуитивно понятна и распространяется на все наблюдательные типы двойных.

• Этапы: – Тестирование в рамках BDB – Регистрация акронима BSDB в "Словаре обозначений" МАС

– Применение астрономическим сообществом для обозначения компонентов, пар и систем двойных и кратных звезд.

Aladin previewer

2MASS visualization software, magnitudes are recalculated to R (Piskunov et al. 2008)

CCDM 04078+6220

A

FC

M

B

G

– spectroscopic– eclipsing + spectroscopic

E

CCDM 04078+6220

H

N

K

L

I

D P

O

J

AAA

FDCB

MQ

BEB

GC

– spectroscopic– eclipsing + spectroscopic

EF

CCDM 04078+6220, WDS 04078+6220, TDSC 8749

HGD

NNG

KL

LM

IH

DOS P_

OP JIC

Pairs in TDSC: one pair (other than in CCDM) per companion

AA

FDCB

MQ

BE

GC

– spectroscopic– eclipsing + spectroscopic

EF

CCDM 04078+6220, WDS 04078+6220

HG

NN

KL

LM

IH

DO P_

OP

JI

HIP 19272

A

F

C

M

BG

– spectroscopic– eclipsing + spectroscopic

E

CCDM 04078+6220

= HIP 19270

A

F

C

M

BG

x100

– spectroscopic– eclipsing + spectroscopic

E

CCDM 04078+6220

P~10.0

P=2.7

P=2.8

Spectroscopic periods in day are given from MSC

= NSV 1458 = HD 25639

= SZ Cam = HD 25638

CCDM 04078+6220 “error budget”

• ADS: 1 misprint• IDS: 3 misprints• HD: 1 confusion• WDS: 2 corrections• CCDM: no error is found• DM2: 6 corrections (2 pairs x 3 bands)• SB9: 1 correction• Simbad: 4 corrections• One question is still open

Classification of binaries / catalogues• Astrometrically detected

– Visual– Interferometric– Orbital– Astrometric

• Spectroscopically detected– Spectroscopic– Resolved spectroscopic– Chromospherically active– Spectrum (composite spectra)– Symbiotic (interactive spectrum)

• Photometrically detected– Eclipsing– Cataclysmic– Spotted, ellipsoidal, reflecting

• Detected in other wavelengths– X-ray– Radiopulsars

• Astrophysical parameters– Dynamical parameters– Estimated parameters

• Other– Multiple– Common proper motion– Optical

More than 5000 objects; 1000-5000 objects; less than 500 objects

Visual binaries

• WDS, 236885 components, 127766 pairs, 110074 systems (2014)• CCDM 2002, 105838 entries, 49325 systems (of visual multiplicity from 1 to 18),

56684 pairs. New version is expected to appear in 2014• Tycho Double Star Catalogue 2002, 70996 components of 32631 systems. • BV photometry for components of HIP doubles (Fabricius et al.) 2000, 9473

components of 5173 systems• The Hipparcos Catalogues: Double and multiples (6 tables, about 42000 systems) +

Hipparcos notes: Double and multiple systems

Interferometric binaries

• INT4, 80916 systems (2014)• DM3, 14329 systems (Jan 2013) [DM2 2006, ~65000 systems, is included in WDS].• CHARM (Richichi) 2002, 3248 entries, 306 of them are for binaries.

Orbital binaries

• OARMAC, Catalogue of Orbits and Ephemerides of Visual Double Stars (Docobo et al.), 2151 orbits for 1701 pairs (Jun 2012).

• ORB6, 2327 orbits for 2007 pairs (2014).

Catalogues

Eclipsing binaries

• CEV2 (Avvakumova et al.) 2013, 7179 stars• EBs in microlensing surveys (OGLE, MACHO, ASAS-3, EROS, MOA) 2009, ~13000

stars• Gettel et al. (2007) 1022 bright contact binaries• W UMa (Maceroni et al.) 1996, 78 stars• Near contact binaries (Shaw) 1994, 130 stars• Wood5 1980, 3564 stars

Astrometric binaries

• Makarov and Kaplan (2005) 1. Different HIP and Tycho-2 p.m. 1929 stars • Makarov and Kaplan (2005) 2. Accelerating HIP p.m. 2622 stars• 171 astrometric binaries are included in CCDM

Photometrically detected binaries

• Cataclysmic (Downes) 2006, 1830 stars, • Ritter and Kolb 2006 (647 + 169 cataclysmic binaries and related objects). • GCVS contains 241 spotted, 139 ellipsoidal and 7 reflecting binaries

Catalogues

Non-optic binaries (X-ray binaries, binary radiopulsars)• CBS database: evolved close binary stars, (Cherepashchuk et al.), in preparation,

about 2000 objects (part of them are X-ray)• LMXB (Liu et al.) 2007, 187 stars. • HMXB (Liu et al.) 2006, 114 stars. • Ritter and Kolb 2006. • Catalog of Pulsars (Taylor et al..) 1995, 45 binary pulsars.

• Spectrum binaries [composite spectra] (Ginestet et al. ) 2002, 135 stars• Symbiotic stars (Belczynski et al.) 2000, 218 stars.

Spectroscopically detected binaries

• Karatas et al. 2004, 237 stars• Strassmeier et al. 1993, 206 stars.

Chromospherically active binaries • Jancart et al. 2005, 282 stars

Resolved spectroscopic binaries

Spectroscopic binaries

• SB9, 3197 stars (2014)

Catalogues

Other catalogues• MSC (Tokovinin), 1359 stellar systems of multiplicity 3 to 7 (20.04.2010)• LDS Common proper motion 1987, 6121 pairs.• Catalog of Rectilinear Elements (Hartkopf et al.), 1310 systems (Jan 2013)

(suspected optical pairs)

Estimated astrophysical parameters• Svechnikov et al. (DMS, SD, C, short-period RS CVn, massive) catalogues 1997-

2005, 44+136+31+69+115 stars• Kinematics of W UMa-type binaries (Bilir et al.) 2005, 129 stars• Algol type (Budding et al.) 2004, 411 stars• Contact binaries (Pribulla et al.) 2003, 361 stars• Catalog of contact binary stars (Csizmadia et al.) 2004, 159 stars• Visual binary orbits and masses post Hipparcos (Soederhjelm) 1999, 210 stars• Svechnikov and Kuznetsova 1990, 3799 stars• Brancewicz and Dworak 1980, 1048 systems

• Svechnikov et al. (DMS, SD, C, massive) catalogues 1997-2005, 113+96+31+68 stars• SMAC (Belikov) 1995, 271 systems.• Malkov 1993, 144 systems• Svechnikov 1986, 246 stars

Calculated astrophysical parametersCatalogues

Структура BDB

Реализация BDB

СУБД: PostgreSQL (http://www.postgresql.org)

ORM: Elixir & SQLAlchemy (http://elixir.ematia.de, http://www.sqlalchemy.org)

Фреймворк: Nagare (http://www.nagare.org)

Язык программирования: Stackless Python (http://stackless.com)

bdb.inasan.ru

Страница запроса BDB: поиск по идентификатору

Результат: изображение системы и параметры компонентов

Результат: каталогизированная информация

Страница запроса BDB: выборка по параметрам

Результат: список объектов

Сравнение с аналогичными базами данных / каталогами

• SIMBAD: среди поисковых критериев нет параметров двойных, далеко не все объекты включены, путаница с обозначениями систем и компонентов.

• VizieR: для поиска необходимо отобрать каталоги (не все важные каталоги входят в VizieR!), путаница с обозначениями.

• Каталоги и базы данных двойных: предоставляют информацию только о «своем» типе двойных.

• Multiple Star Catalog (А.Токовинин): только объекты с Кеплеровскими орбитами, устойчивыми в течение нескольких оборотов (1359 stellar systems of multiplicity 3 to 7), беднее выбор идентификаторов при поиске.

• Все: не предоставляют адекватного изображения.

Используются собственные каталоги

• Самый полный список визуальных двойных (Isaeva et al., in preparation)

• Каталог орбитальных двойных с динамическими массами (Malkov et al. 2012)

• Каталог затменных переменных (Avvakumova et al. 2013)

Текущая деятельность• Закончено создание интерфейса

администратора• Запущена публичная бета-версия для

тестирования• Идет работа по подключению к BDB каталогов

двойных звезд и работа по кросс-идентификации• Идет работа по улучшению интерфейса

пользователя• Создана единая система обозначений двойных.• Предоставлен доступ к сервису Sesame (name

resolver, CDS)

Ближайшее будущее BDB• Создание сводного списка обозначений

двойных и кратных систем (аналог CSI)• Предоставление доступа к базам данных

общего назначения (SIMBAD, ADS, …).• Описание основных функций на трех языках

(английский, французский, русский).• Реализация запроса в пакетном режиме.• Создание API.• Интеграция в Виртуальную обсерваторию.• Установка зеркала в Безансоне.

Ссылки

• If BDB was helpful for your research work, the following acknowledgement would be appreciated: "This research has made use of the Binary Star Database (BDB), available from Institute of Astronomy (Russian Academy of Sciences)”

• The correct current reference to BDB is: "The new version of Binary star database (BDB)" 2012, Kaygorodov P., Debray B., Kolesnikov N., Kovaleva D., Malkov O. Baltic Astronomy, 21, 309.

Contact address: Oleg Malkov malkov@inasan.ru

• Будем благодарны за любые комментарии

Благодарности

• Денису Растегаеву – за полезную критику и комментарии

• О.Длужневской, А.Исаевой, Н.Колесникову, Н.Скворцову, E.Oblak, B.Debray – за помощь в работе.

• РФФИ – за поддержку (10-02-00426, 10-07-00342, 12-07-00528)

• Аудитории – за внимание