Типы переменных звезд: цефеиды, пульсирующие и катаклизмические

50-летняя тайна странных пульсирующих звезд раскрыта

Представление художника о затменной двойной системе, включая пульсирующую звезду, называемую переменной цефеид. (Изображение предоставлено ESO / L. Calçada)

Переменная звезда - это просто звезда, меняющая яркость. Звезда считается переменной, если ее видимая величина (яркость) каким-либо образом изменяется с нашей точки зрения на Землю. Эти изменения могут происходить за годы или доли секунды и могут варьироваться от одной тысячной величины до 20 величин. Известно и каталогизировано более 100 000 переменных звезд, а еще тысячи - предполагаемые переменные. Наше собственное Солнце - переменная звезда; его выход энергии изменяется примерно на 0,1 процента, или одну тысячную от его величины, в течение 11-летнего солнечного цикла.



История переменных звезд

Первой современной идентифицированной переменной звездой была Омикрон Кита, позже переименованная в Мира. Она была описана как новая в 1596 году Давидом Фабрициусом. В 1638 году Йоханнес Холвардс заметил Омикрон Кита пульсация в обычном 11-месячном цикле. Это было важное открытие, поскольку оно помогло подтвердить, что звезды не были вечными и неизменными, как считали древние философы, такие как Аристотель. Открытие переменных звезд, а также сообщения о сверхновых проложили путь для развития астрономической науки.

в Аннотация выступления, посвященного празднованию 400-летияthгодовщина открытия Миры, Доррит Хоффлейт из Йельского университета, сказал: «В течение первого столетия после Фабрициуса были открыты четыре переменные типа Миры, и во всех случаях было обнаружено, что звезды подозревались в том, что они новые, задолго до того, как их официально объявили. открытие в западном мире. Три из четырех были записаны как новые в ранних китайских или корейских записях.

В 1669 году Джеминиано Монанари обнаружил вторую переменную звезду. Это была затменная переменная под названием Алгол, хотя ее изменчивость была объяснена только спустя более чем сто лет Джоном Гудриком в 1784 году. Третья переменная звезда, О Cygni , наблюдалась в 1686 и 1704 годах. В течение следующих 80 лет были идентифицированы еще семь переменных звезд.

С 1850 года наблюдались многочисленные переменные звезды, чему способствовало развитие фотографии. По состоянию на 2008 год более 46 000 переменных звезд в Галактике Млечный Путь были внесены в Общий каталог переменных звезд.

Характеристики и состав переменных звезд

Есть ряд причин изменчивости. К ним относятся изменения светимости звезды или массы звезды, а также препятствия в количестве света, который достигает Земли. Пульсирующие переменные набухают и сжимаются. Затменные двойные системы тускнеют, когда впереди движется звезда-компаньон, а затем становятся ярче, когда скрывающаяся звезда удаляется. Некоторые из идентифицированных переменных звезд на самом деле являются двумя очень близкими звездами, которые обмениваются массой, когда одна отбирает атмосферу у другой.

Есть две разные категории переменных звезд. Внутренние переменные - это звезды, светимость которых физически изменяется из-за пульсаций, извержений или из-за набухания и сжатия. Внешние переменные - это звезды, яркость которых меняется из-за того, что они затмеваются вращением звезды или другой звездой или планетой.

На этом изображении сердца Млечного Пути видны три переменные звезды цефеиды, пульсирующие звезды, используемые для измерения расстояния и возраста объектов. Этот снимок был сделан с помощью Южноафриканской астрономической обсерватории и опубликован 24 августа 2011 года.

На этом изображении сердца Млечного Пути видны три переменные звезды цефеиды, пульсирующие звезды, используемые для измерения расстояния и возраста объектов. Этот снимок был сделан с помощью Южноафриканской астрономической обсерватории и опубликован 24 августа 2011 года.(Изображение предоставлено Н. Мацунага)

Внутренние переменные

Цефеид переменныеочень яркие звезды, в 500–300 000 раз больше, чем Солнце, с короткими периодами изменения, которые варьируются от 1 до 100 дней. Это пульсирующие переменные, которые резко расширяются и сжимаются за короткий период времени, следуя определенной схеме. Астрономы могут измерять расстояние до цефеиды, измеряя изменчивость ее светимости, что делает их очень ценными для науки.

Другие пульсирующие переменные включают звезды типа RR Лиры, которые являются короткопериодическими, и более старые звезды, которые не такие большие, как цефеиды; и звезды RV Тельца, сверхгиганты с большими вариациями блеска. К долгопериодическим пульсирующим переменным относятся класс Мира, которые представляют собой холодные красные сверхгиганты с большими пульсациями; и полурегулярные, которые представляют собой красные гиганты или сверхгиганты с более длинными периодами, которые могут составлять от 30 до 1000 дней. Одна из самых известных полурегулярных переменных - это Бетельгейзе . Также были выявлены нерегулярные пульсирующие переменные. Обычно это красные сверхгиганты, но на них было проведено очень мало исследований.

Когда дело доходит до изменения восприятия Вселенной астрономами, переменная цефеиды V1 сыграла одну из ключевых ролей. Важная переменная звезда позволила американскому астроному Эдвин хаббл определить, что пленчатая туманность, в которой она находилась, на самом деле была другой галактикой, демонстрируя, что Млечный Путь не содержит всей Вселенной.

«V1 - самая важная звезда в истории космологии», - сказал астроном Дэйв Содерблом из Научного института космического телескопа (STScI) в Мэриленде. утверждение . «Это знаменательное открытие, доказавшее, что Вселенная больше и полна галактик.

Катаклизмические переменные (также называемые взрывоопасными переменными)становятся ярче из-за резких или сильных вспышек, вызванных термоядерными процессами на поверхности или глубоко внутри. К ним относятся звезды двойного типа, причем две близкие звезды имеют взаимное влияние на массу. Сверхновые, Новые, Повторяющиеся Новые и Карликовые Новые - это группа звезд, величина которых резко или внезапно увеличивается, обычно из-за взрыва звезды.

  • Сверхновые - самые впечатляющие, порой излучающие столько же энергии, сколько и вся галактика. Они могут увеличиваться более чем на 20 звездных величин, становясь примерно в сто миллионов раз ярче. Сверхновые обычно представляют собой смерть массивной звезды, хотя ядро ​​может оставаться нейтронной звездой или остатки могут образовывать туманности.
  • Новые и повторяющиеся новые - тесные двойные системы, которые изменяются из-за взрывов на поверхности, но звезда не разрушается. Новая Скорпион, максимальная яркость которой достигла в 2007 г., является самой яркой из наблюдаемых за последние годы; Нова Лебедь - самая яркая из наблюдаемых за последние 70 лет. Самой яркой измеренной новой с 1901 года была Новая Аквилла, которая в 1918 году сияла почти так же ярко, как Сириус, самая яркая звезда на небе.
  • Карликовые новые - это двойные белые звезды, которые переносят массу и вызывают вспышки регулярных изменений. Другой формой взрывной переменной являются симбиотические звезды, тесные двойные системы с красным гигантом и горячей синей звездой, опутанные облаком пыли или газа.

Экстремальные переменныезвезды с извержениями, вспышками на поверхности или взаимодействием с другим межзвездным веществом. В этой категории есть множество подтипов, включая светящиеся синие переменные, вспыхивающие звезды, сверхгиганты, протозвезды и переменные Ориона. Некоторые изверженные переменные представляют собой близкие бинарные системы.

Открытое звездное скопление Мессье 50

Внешние переменные

Затменные двойные звездызвезды, которые проходят друг перед другом, вызывая колебания и затемнение света, видимого на Земле. Затменные двойные звезды могут иметь свои собственные планеты, которые затмевают свой свет подобно лунному затмению на Земле. Одна из самых известных затменных двойных звезд - Алгол.

Космический корабль НАСА 'Кеплер', предназначенный для поиска планет, обнаружен более 2600 затменных двойных звезд во время его миссии.

Вращающиеся звездыэто переменные звезды, которые показывают небольшие изменения света, вызванные пятнами света на их поверхности. У них могут быть яркие пятна на магнитных полюсах. Вращающиеся звезды часто являются двойными системами и могут иметь несферическую или эллипсоидальную форму, что приводит к изменению яркости при движении.

  • Пульсары - это вращающиеся нейтронные звезды - ядро ​​давно взорвавшихся сверхновых, которые испускают электромагнитное излучение, видимое только тогда, когда луч направлен на Землю. Пульсары производят точные измеримые интервалы света, и их часто сравнивают с маяками, поскольку они периодически охватывают лучи энергии во время своего движения по орбите.
  • Некоторые быстро вращающиеся пульсары вращают свою массу размером с город несколько раз в секунду; они известны как миллисекундные пульсары . Самый быстрый из известных миллисекундных пульсаров вращается 43000 раз в минуту. В соответствии с НАСА Считается, что миллисекундные пульсары достигают таких скоростей, потому что они гравитационно связаны в двойных системах с нормальными звездами. В течение части их звездной жизни газ течет от нормальной звезды к пульсару. Со временем удар этого падающего газа постепенно ускоряет вращение пульсара.

На этой фотографии, сделанной астрономами из Южноафриканской астрономической обсерватории, показан центр нашей галактики Млечный Путь и две пульсирующие звезды, похожие на маяки, известные как цефеиды, которые служат для астрономов указателями расстояния. Это изображение было опубликовано 24 августа 2011 г.

На этой фотографии, сделанной астрономами из Южноафриканской астрономической обсерватории, показан центр нашей галактики Млечный Путь и две пульсирующие звезды, похожие на маяки, известные как цефеиды, которые служат для астрономов указателями расстояния. Это изображение было опубликовано 24 августа 2011 г.(Изображение предоставлено Н. Мацунага)

Переменные звезды: дальнейшие исследования

Исследования переменных звезд чрезвычайно важны, поскольку они дают ученым информацию о звездных свойствах массы, радиуса, температуры и светимости, а также информацию о структуре и составе звезды и о том, как она развивалась. Понимание природы переменных звезд требует систематического наблюдения за их поведением на протяжении многих десятилетий. Переменные звезды анализируются визуально и с помощью фотографических, фотоэлектрических и калиброванных устройств с зарядовой связью (ПЗС). Астрономы-любители играют важную роль в сборе данных и предоставлении наблюдений в Международная база данных AAVSO .

В рамках различных категорий переменных некоторые из них особенно ценны для астрономии, поскольку их изменчивость может быть измерена. Исследование переменных цефеид помогает определить возраст Вселенной и предоставило информацию о далеких галактиках. Исследования переменных Миры важны для нашего понимания Солнца. Сверхновые звезды дают нам представление о том, как расширяется Вселенная, в то время как

Катаклизмические переменные помогают понять активные галактики и сверхмассивные черные дыры. Переменные звезды - это особая область изучения астрономии, которая дает важную информацию о том, как и почему вещи меняются с течением времени. Они играют важную роль в нашем понимании Вселенной.

Дополнительная информация от Нолы Тейлор Редд, участника demokratija.eu

Дополнительные ресурсы