The unique dynamical system underlying RR Lyrae pulsations

Hydrodynamic models of RR Lyrae pulsation display a very rich behaviour. Contrary to earlier expectations, high order resonances play a crucial role in the nonlinear dynamics representing the interacting modes. Chaotic attractors can be found at different time scales: both in the pulsation itself and in the amplitude equations shaping the possible modulation of the oscillations. Although there is no one-to-one connection between the nonlinear features found in the numerical models and the observed behaviour, the richness of the found phenomena suggests that the interaction of modes should be taken seriously in the study of the still unsolved puzzle of Blazhko effect. One of the main lessons of this complex system is that we should rethink the simple interpretation of the observed effect of resonances.Comment: 4 pages, 2 figures, RRL2015 - High-Precision Studies of RR Lyrae Stars, Eds: Szabados, Szab\'o and Kinemuchi, in pres

Nagymennyiségű változócsillagászati észlelések feldolgozása és analízise = Reduction and analysis of large-scale variable star data sets

A következő három fő témakört vizsgáltuk: (a) periodikus tranzit detektálás és extraszolaris bolygók vizsgálata a HATNet es a WHAT automata távcsövek észlelései alapján; (b) a MACHO adatbázis RR Lyrae csillagainak periódus analízise; (c) pulzáló változócsillagok elméleti és empirikus vizsgálata. A következő eredményeket kaptuk. Téma (a): kis apertúrájú, teljesen automatizált távcsövek alkalmasak néhány millimagnitúdó pontosságú észlelésekre és forró Jupiterek (HJ-k) detektálására; a BLS algoritmusunk hatásos eszköz periodikus tranzitok keresésében; az adatfeldolgozás miatt fellépő szisztematikák kiszűrésének hatékony eszköze a TFA algoritmusunk; a HD 189733 HJ rendszer valójában egy hármas rendszer, K fő- es M másod-komponensekkel, valamint a főkomponens körül keringő bolygóval. Téma (b): az LMC-ben található alapmódusú RR Lyrae csillagok 12%-a mutat Blashko jelenséget. Ez az érték szignifikánsan magasabb, mint az újabb analizisünk alapján az első felhangú csillagokra kapott gyakoriság, amely a rendelkezésre álló adatok felhasználásával 7.5%-nak adódott. Téma (c): nincs ellentmondás az RR Lyrae és a Cepheida változók alapján a Baade-Wesselink módszer segítségével számított távolságok között. Az LMC távolságára konzisztens értékeket kaptunk; több irreguláris változó fénygörbéjének analizálása alapján további megerősítést kaptunk ezen csillagok kaotikus pulzációjára. | We have investigated the following three major topics: (a) periodic transit detection and extrasolar planetary studies based on large-scale photometric databases of the HATNet and WHAT automated telescopes; (b) frequency analysis of RR Lyrae stars in the MACHO database; (c) theoretical and empirical stellar pulsation studies. We obtained the following results. Topic (a): small aperture fully automated telescopes are able to gather few millimag precision photometric data and detect transits caused by hot Jupiters; our BLS algorithm is very efficient in searching for periodic transits; the effects of systematics due to errors in the data acquisition can be successfully filtered by our TFA algorithm; the hot Jupiter system HD 189733 is a triple system with a K primary and M secondary and the planet orbiting the primary. Topic (b): the incidence rate of the Blazhko stars pulsating in the fundamental mode is 12% in the LMC. This is significantly higher than that of the first overtone Blazhko stars (which is 7.5%, according to our new analysis of all available data. Topic (c): there is no contradiction between the distances derived by Baade-Wesselink analyses of RR Lyrae and Cepheid variables and they both yield consistent distances for the LMC; by analyzing the archival data of several irregular variables, we got further support for the presence of chaotic pulsations in these stars

Night sky quality monitoring in existing and planned dark sky parks by digital cameras

A crucial part of the qualification of international dark sky places (IDSPs) is the objective measurement of night time sky luminance or radiance. Modern digital cameras provide an alternative way to perform all sky imaging either by a fisheye lens or by a mosaic image taken by a wide angle lens. Here we present a method for processing raw camera images to obtain calibrated measurements of sky quality. The comparison of the night sky quality of different European locations is also presented to demonstrate the use of our technique.Comment: in press: International Journal of Sustainable Lightin

On the feasibility of inversion methods based on models of urban sky glow

Multi-wavelength imaging luminance photometry of sky glow provides a huge amount of information on light pollution. However, the understanding of the measured data involves the combination of different processes and data of radiation transfer, atmospheric physics and atmospheric constitution. State-of-the-art numerical radiation transfer models provide the possibility to define an inverse problem to obtain information on the emission intensity distribution of a city and perhaps the physical properties of the atmosphere. We provide numerical tests on the solvability and feasibility of such procedures

Idő-frekvencia és nemlineáris rekonstrukciós módszerek alkalmazása = Application of time-frequency and nonlinear reconstruction methods

Olyan adatfeldolgozó módszereket dolgoztunk ki melyekkel a szabálytalan fénygörbék elemezhetők. Félszabályos, RV Tauri és Mira csillagok fényggörbéit elemeztük. Az idő-frekvencia analízis segitségével kimutattuk, hogy a legtöbb esetben a domináns pillanatnyi frekvenciák nem stabilak, és a harmonikus csúcsok nem a domináns frekvenciával szinkronban változnak. Minez arra a következtetésre vezet, hogy ezek a csillagok a klasszikus értelemben nem multiperiodikusak. Hosszú fotoelektromos adatsor létezik 5 csillagra. A fázistér globális rekonstrukciója megerősítette, hogy ezen csillagok fénygörbéje jellegzetességei alacsony dimenziójú, kaotikus dinamika eredményeként jöttek létre. Ez a viselkedés két rezonáns módus nemlineáris kölcsönhatásából és a pulzáció erős nemadiabatikusságából származik. Bevezettünk egy hatásos módszert a csillagmodellezéshez szükséges hidrokódok fejlesztésére. A numerikus modellezés, az analitikus jelre épülő idő-frekvencia analízis és az amplitúdó egyenletek módszereit kombinálva kidolgoztunk egy hatékony eljárást, amivel vizsgálható a modell csillagpulzáció változása az instabilitási sávot átszelő fejlődési utak mentén. Ennek a rendszernek az első alkalmazásaként, részleteiben elemeztük az RR Lyrae instabilitási sáv topológiáját és a módusszelekció mechanizmusát. Eljárásunk lehetőséget ad arra, hogy a nagyon keskeny kétmódusú tartományokat egyszerűen megtaláljuk és behatároljuk. | We developed and combined data processing tools to investigate irregular light variations. We analyzed the observed light-curves of semiregular, RV Tauri and Mira stars. With time-frequency analysis we demonstrated that in most cases the dominant instantaneous frequencies are not steady, and that the 'harmonic peak' does not vary synchronously with the dominant one. This has led to the conclusion that these stars are not multi-periodic in the usual sense of the word. Long term photoelectic data exist for 5 stars. The results of a global flow reconstruction technique give strong evidence that the light-curves of these stars are generated by a low dimensional chaotic pulsation dynamics. This behaviour arises from the nonlinear interaction of two resonant modes, and the high nonadiabaticity of the pulsations. We developed an efficient way for building hydrocodes for stellar modelling. Based on a mixture of numerical modeling, analytical signal time-series analysis, and amplitude equations, we intoduced a powerful methodology for studying the evolution of the pulsations of a given stellar model along its evolutionary track through the instability strip. As a first application of this system we analyzed in detail the modal topology and modal selection of the RR Lyr instability strip. Our methodology allows us to find and delineate the very narrow double mode regimes very effectively

On the Blazhko Effect in RR Lyrae Stars

The Blazhko effect is a long term, generally irregular modulation of the light curves that occurs in a sizeable number of RR Lyrae stars. The physical origin of the effect has been a puzzle ever since its discovery over a hundred years ago. We build here upon the recent observational and theoretical work of Szabo et al. on RRab stars who found with hydrodynamical simulations that the fundamental pulsation mode can get destabilized by a 9:2 resonant interaction with the 9th overtone. Alternating pulsation cycles arise, although these remain periodic, i.e. not modulated as in the observations. Here we use the amplitude equation formalism to study this nonlinear, resonant interaction between the two modes. We show that not only does the fundamental pulsation mode break up into a period two cycle through the nonlinear, resonant interaction with the overtone, but that the amplitudes are modulated, and that in a broad range of parameters the modulations are irregular as in the observations. This irregular behavior is in fact chaotic and arises from a strange attractor in the dynamics.Comment: 5 pages, 3 figure

Evaluating the summer night sky brightness at a research field site on Lake Stechlin in northeastern Germany

We report on luminance measurements of the summer night sky at a field site on a freshwater lake in northeastern Germany (Lake Stechlin) to evaluate the amount of artificial skyglow from nearby and distant towns in the context of a planned study on light pollution. The site is located about 70 km north of Berlin in a rural area possibly belonging to one of the darkest regions in Germany. Continuous monitoring of the zenith sky luminance between June and September 2015 was conducted utilizing a Sky Quality Meter. With this device, typical values for clear nights in the range of 21.5-21.7 mag$_{SQM}/$arcsec$^2$ were measured, which is on the order of the natural sky brightness during starry nights. On overcast nights, values down to 22.84 mag$_{SQM}/$arcsec$^2$ were obtained, which is about one third as bright as on clear nights. The luminance measured on clear nights as well as the darkening with the presence of clouds indicate that there is very little influence of artificial skyglow on the zenith sky brightness at this location. Furthermore, fish-eye lens sky imaging luminance photometry was performed with a digital single-lens reflex camera on a clear night in the absence of moonlight. The photographs unravel several distant towns as possible sources of light pollution on the horizon. However, the low level of artificial skyglow makes the field site at Lake Stechlin an excellent location to study the effects of skyglow on a lake ecosystem in a controlled fashion.Comment: 20 pages, 8 figures, Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer 201

Light Pollution Survey in Hungarian National Parks = Fényszennyezés felmérés a nemzeti parkokban

We have started a light pollution survey in the Hungarian national parks. We use a mobile laboratory consisting of digital cameras and robotic panorama heads to gather high-resolution panorama imaging radiometry. The same type of cameras with fish-eye lenses are used in fix monitoring stations. Parallel to the imaging radiometry, we measure the spectral distribution of the sky radiation. The spectroradiometry provides additional calibration check on the measurements and further information on the sources of light. The mobile laboratory provides an excellent spatial resolution at a given national park while the monitoring all-sky camera stations add the possibility to detect temporal changes in night sky quality. We developed new SI traceable metrics for the measurement of night sky quality. The RGB colour channels of the camera provide an optimal way to obtain multispectral radiance information. The selected metric is the band-averaged spectral radiance. Besides, we use a colour enhancement technique to find traces of different sources of night sky radiance. In the near future, we expect a large amount of high-quality data from the Hungarian national parks, which provide an outstanding possibility in light pollution related and atmospheric research. In the paper, we present the first results of the sky quality survey. ----- FÉNYSZENNYEZÉS FELMÉRÉS A NEMZETI PARKOKBAN Fényszennyezés-felmérést kezdtünk a magyarországi nemzeti parkokban. A vizsgálathoz digitális kamerákból és automata panorámafejekből álló hordozható laboratóriumot használunk, amellyel lehetőség van a nagy felbontású panorámaleképező radiometria végzésére. Ugyanilyen típusú kamerákat és halszemoptikákat állandó telepítésű mérőállomásokon is használunk. A leképező radiometriával párhuzamosan az égbolt fénylésének spektrális eloszlását is mérjük. A spektroradiometria járulékos kalibrációs információt szolgáltat a mérésekhez, ezen kívül segít a lehetséges források megkülönböztetésében is. A hordozható laboratórium megfelelő térbeli felbontást szolgáltat a nemzeti parkokban, míg az állandó teljeségbolt-mérőállomások biztosítják azt az időbeli felbontást, amellyel az égboltminőség változásait érzékelhetjük. Kidolgoztunk egy SI-egységekre visszavezethető metrikát az égboltminőség méréséhez, a kiválasztott metrika a sávátlagolt spektrális sugársűrűség. Ezen kívül egy színkiemeléses eljárást is alkalmazunk, amellyel az égbolt fénylésének különböző forrásainak a jeleit detektálhatjuk. A közeljövőben a magyarországi nemzeti parkokból nagy mennyiségű, jó minőségű adatra számíthatunk, ami kiváló lehetőséget ad a fényszennyezéssel kapcsolatos és légkörfizikai jellegű kutatá- sokhoz. A jelen cikkben bemutatjuk az égboltminőség-felmérés első eredményeit