Cefeidele clasice ( în engleză Cefeidele clasice ), Cefeidele de tipul I de populație , Cefeidele de tipul I , Cefeidele de tipul Delta Cephei sunt un tip de stele variabile ( Cefeidele ). Ele aparțin primului tip de populație de galaxii, prezintă semne de pulsații radiale regulate cu perioade de la câteva zile până la câteva săptămâni, cu o amplitudine a luminozității de la câteva zecimi de magnitudine la 2 magnitudini.
S-a găsit o relație clară între luminozitatea unei Cefeide clasice și perioada sa de pulsație, [1] [2] ceea ce face posibilă folosirea Cefeidelor ca lumânări standard pentru a determina scara distanțelor în Galaxie și nu numai. [3] [4] [5] [6] Conform observațiilor cefeidelor clasice de pe telescopul Hubble , a fost posibilă rafinarea constantei din legea Hubble . [3] [4] [6] [7] [8] De asemenea, informațiile despre Cefeidele clasice sunt folosite pentru a determina caracteristicile Căii Lactee, cum ar fi structura spirală sau înălțimea Soarelui deasupra planului Galaxiei . [5]
Aproximativ 800 de Cefeide sunt cunoscute în Calea Lactee, iar numărul total așteptat este de 6000. Mai multe mii de Cefeide sunt cunoscute în Norii Magellanic . Obiecte similare au fost găsite și în alte galaxii; [9] Telescopul spațial Hubble a descoperit mai multe în galaxia NGC 4603 , la 100 de milioane de ani lumină distanță. [zece]
Cefeidele clasice sunt de 4–20 de ori mai grele decât Soarele [11] și au luminozități cuprinse între 1000 și 50.000 (mai mult de 200.000 pentru V810 Centauri ) luminozități solare [12] . Aceste stele aparțin unor giganți strălucitori sau supergiganți de luminozitate scăzută de tip spectral F6 - K2. Temperatura și tipul spectral al unui obiect se modifică pe măsură ce acesta fluctuează. Razele sunt de câteva zeci sau sute de ori mai mari decât cea solară. Cefeidele mai strălucitoare sunt mai reci și mai mari și au, de asemenea, perioade mai lungi de pulsație. În cursul pulsațiilor, nu numai temperatura se schimbă, ci și raza (de exemplu, cu ~25% pentru o perioadă lungă l Car ), ceea ce duce la o schimbare a luminozității de până la două magnitudini. La lungimi de undă scurte, modificarea luminozității este mai pronunțată [13] .
Cefeidele pot pulsa în modul fundamental , primul ton sau în modul mixt. Pulsațiile în tonuri de deasupra primei sunt rare, dar prezintă și interes [2] . Majoritatea Cefeidelor clasice sunt considerate a pulsa în modul fundamental, deși tipul de pulsație este dificil de determinat din forma curbei luminii. Stelele care pulsează în ton sunt mai strălucitoare și mai mari decât cele care pulsează în modul fundamental cu aceeași perioadă [14] .
Când o stea cu masă intermediară părăsește secvența principală, traversează foarte repede banda de instabilitate, ardând în stratul de hidrogen. Pe măsură ce miezul heliului începe să ardă, steaua poate desena o buclă albastră și poate traversa din nou banda de instabilitate, prima dată când se deplasează către temperaturi mai ridicate și pe măsură ce se întoarce spre ramura gigant asimptotică . Stele cu mase de ordinul 8-12 M ⊙ sau mai mult încep procesul de ardere a heliului în miez înainte de a ajunge la ramura gigant roșie și devin supergiganți roșii, dar pot face și o buclă albastră atunci când trec prin banda de instabilitate. Durata și prezența buclelor albastre depinde în mare măsură de masa, metalitatea și conținutul de heliu al stelei. În unele cazuri, steaua poate traversa banda de instabilitate pentru a patra sau a cincea oară, când începe arderea heliului în plic. Rata de modificare a perioadei de pulsație a Cefeidelor, precum și abundența relativă a diverșilor compuși chimici (determinați din spectru) fac posibilă înțelegerea în ce moment trece steaua prin banda de instabilitate [15] .
Cefeidele clasice sunt stele de secvență principală din clasa spectrală B mai devreme decât B7, probabil stele târzii din clasa O înainte de a epuiza hidrogenul din miezul lor. Stele mai masive și mai fierbinți devin cefeide mai strălucitoare cu perioade mai lungi, deși stele tinere din galaxie, cu metalitate aproape solară, se crede că pierd o cantitate mare de masă până când ajung pe banda de instabilitate, perioadele lor de pulsație fiind de 50 de zile. sau mai putin. La o masă peste o anumită valoare, 20-50 M ⊙ în funcție de metalitate, giganții roșii în cursul evoluției se întorc la stadiul de supergigant albastru și nu trec prin stadiul buclei albastre, dar în același timp se vor comporta. ca hipergiganții galbeni instabile și cefeidele care nu pulsează corect. Stelele foarte masive nu se răcesc suficient pentru a ajunge la banda de instabilitate și nu se transformă în Cefeide. La metalitate scăzută, de exemplu în Norii Magellanic, stelele pot reține mai multă masă și se pot transforma în Cefeide mai strălucitoare, cu perioade de pulsație mai lungi [12] .
Curba luminii Cepheid este de obicei asimetrică, cu o creștere rapidă la luminozitatea maximă urmată de o scădere lentă a luminozității la minim (cum ar fi Delta Cephei). Acest lucru se datorează diferenței de fază dintre variațiile de rază și temperatură și este considerat un semn al obiectelor care pulsează în modul fundamental (fundamental), care includ cefeidele de tip I. În unele cazuri, o curbă de lumină pseudo-sinusoidală netedă are un salt, o încetinire pe termen scurt a decăderii luminii sau chiar o creștere a luminii, care se crede că se datorează rezonanței dintre modul fundamental și al doilea ton. Saltul este observat cel mai adesea pe partea descendentă a curbei luminii pentru stele cu o perioadă de aproximativ 6 zile (de exemplu, Eta Eagle ). Pe măsură ce perioada crește, locația săriturii se schimbă la un maxim și poate duce la un maxim dublu, sau indistinguire de primul maxim, pentru vedetele cu o perioadă de aproximativ 10 zile (de exemplu, Zeta Gemini ). La perioade mai lungi, se poate observa un salt pe ramura ascendentă a curbei luminii (de exemplu , X Cygnus ), dar pentru perioade mai mari de 20 de zile, rezonanța dispare.
Un număr mai mic de cefeide clasice au o curbă de lumină aproape sinusoidală. Ele sunt numite s-Cefeide și au de obicei amplitudini mai mici și perioade mai scurte. Cele mai multe dintre ele sunt considerate a fi Cefeide ale primului ton (ex. X Săgetător ) sau tonuri superioare, deși unele stele neobișnuite par să pulseze în modul fundamental, dar au și o curbă de lumină sinusoidală (de exemplu S Chanterelles ). Se presupune că stelele care pulsează în prima nuanță au perioade scurte în Galaxia noastră, deși la metalități scăzute, ca în Norii Magellanic, perioada poate crește. Obiectele care pulsează în tonuri mai înalte și cefeidele care pulsa în două tonuri simultan sunt, de asemenea, mai frecvente în Norii Magellanic; au de obicei amplitudini mai mici si curbe de lumina oarecum neregulate. [2] [16]
La 10 septembrie 1784, Edward Pigott a descoperit variabilitatea stelei Eta Aquila , primul membru cunoscut al tipului clasic Cefeid. Cu toate acestea, acest tip de stea variabilă poartă numele Deltei Cephei, a cărei variabilitate a fost descoperită de John Goodryk o lună mai târziu. [17] Delta Cephei este, de asemenea, un obiect important pentru calibrarea relației perioadă-luminozitate, deoarece distanța până la această stea este una dintre cele mai de încredere dintre toate Cefeidele, deoarece Delta Cephei aparține unui grup de stele, [18] [19] și Există, de asemenea, paralaxe exacte pentru stea, măsurate cu telescoapele Hubble și Hipparcos . [douăzeci]
Luminozitatea Cefeidelor clasice este direct legată de perioada de pulsație a acestora. Cu cât perioada este mai lungă, cu atât luminozitatea stelei este mai mare. Relația perioadă-luminozitate pentru Cefeidele clasice a fost descoperită în 1908 de Henrietta Swan Leavitt , ca parte a unui studiu asupra a mii de stele variabile din Norii Magellanic. [21] Ea a publicat relația rezultată în 1912 [22] . După calibrarea dependenței, se poate seta luminozitatea unei cefeide arbitrare dacă se cunoaște perioada de pulsație a acesteia. Distanța până la Cefeid poate fi apoi determinată din datele de luminozitate aparentă. Dependența luminozității de perioada de pulsație a fost calibrată de mulți astronomi de-a lungul secolului al XX-lea, începând cu Einar Hertzsprung . [23] O astfel de calibrare este asociată cu o serie de dificultăți. O calibrare fiabilă a fost obținută de Benedict și colab., în 2007, din datele de paralaxă Hubble pentru 10 cefeide clasice din apropiere. [24] În 2008, astronomii ESO au determinat distanța până la Cepheid RS Puppis la 1% utilizând date despre ecoul luminos de la nebuloasa în care este încorporată steaua. [25] Cu toate acestea, această estimare este contestată de o serie de surse. [26]
Următoarea relație pentru perioada de pulsație P a unei cefeide ale populației I și magnitudinea sa absolută M v a fost derivată din datele trigonometrice de paralaxă obținute de telescopul spațial Hubble pentru 10 cefeide clasice cele mai apropiate de Soare:
unde P se măsoară în zile. [20] [24] Următoarea relație poate fi folosită și pentru a estima distanța d până la Cefeida clasică:
[24]sau
[27]I și V sunt valorile medii ale mărimii stelare aparente în părțile infraroșu și vizibile ale spectrului.
Cefeidele clasice cu amplitudini aparente mai mici de 0,5 magnitudine, curbe de lumină aproape simetrice și perioade scurte de pulsație sunt clasificate într-un grup separat numit Cefeide cu amplitudine mică. Pentru ei, în Catalogul General al Stelelor Variabile a fost introdusă abrevierea DCEPS în . De obicei, perioadele unor astfel de stele nu depășesc 7 zile, deși limita exactă este încă în discuție. [28] Denumirea s-Cepheid este folosită pentru cefeide cu o perioadă scurtă de pulsație și amplitudine scăzută a luminii cu o curbă de lumină sinusoidală. Se crede că astfel de obiecte pulsează în primul ton. Sunt situate lângă marginea roșie a benzii de instabilitate. Unii autori folosesc termenul s-cefeide ca sinonim pentru stelele DCEP cu amplitudine redusă, alții cred că această denumire poate fi aplicată doar stelelor care pulsează în prima nuanță. [29] [30]
Cefeidele cu amplitudine mică (DCEPS) includ Polaris și FF Aquila , deși ambele obiecte pot pulsa și în modul fundamental. Obiectele a căror ondulație în primul ton este ferm stabilită includ BG al Crucii de Sud și BP al Compasului . [31] [32]
Principalele tipuri de incertitudine în estimarea distanței până la Cefeide sunt proprietățile dependenței luminozității de perioada în diferite benzi spectrale, efectul metalicității asupra punctului zero și panta acestei dependențe, efectul amestecării fotometrice a obiectelor și modificarea (de obicei după o lege prost cunoscută) absorbţiei. Toate aceste tipuri de efecte sunt discutate pe larg în literatură. [4] [7] [12] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41]
Datorită prezenței acestor incertitudini, valorile constantei Hubble obținute de la Cefeide variază de la 60 km/s/Mpc la 80 km/s/Mpc. [3] [4] [6] [7] [8] Eliminarea erorilor în determinarea constantei Hubble este una dintre cele mai importante sarcini ale astronomiei, deoarece o serie de parametri cosmologici ai Universului pot fi determinați din valoarea exactă a constanta Hubble. [6] [8]
Unele Cefeide clasice prezintă variații de luminozitate care pot fi văzute pe scări de timp de câteva zile, chiar și cu ochiul liber. Astfel de obiecte includ Delta Cephei (pe cerul nordic), Zeta Gemeni și Eta Eagle (ușor de observat la tropice) și Beta Southern Pisces (pe cerul sudic).
Denumire (nume) | Constelaţie | Deschidere | Magnitudine aparentă maximă (m V ) [42] | Magnitudine aparentă minimă (m V ) [42] | Perioada (zi) [42] | Clasa spectrală | Notă |
---|---|---|---|---|---|---|---|
ηAql | Vultur | Edward Pigott , 1784 | 3m.48 _ _ | 4m.39 _ _ | 07.17664 | F6 Ibv | |
FF Aql | Vultur | Charles Morse Huffer , 1927 | 5m.18 _ _ | 5m.68 _ _ | 04.47 | F5Ia-F8Ia | |
TT Aql | Vultur | 6m.46 _ _ | 7m.7 _ _ | 13,7546 | F6-G5 | ||
U Aql | Vultur | 6m.08 _ _ | 6m.86 _ _ | 07.02393 | F5I-II-G1 | ||
T Ant | Pompa | 5 m.00 _ | 5m.82 _ _ | 05.898 | G5 | Posibil posedă un tovarăș inobservabil. Anterior se credea că obiectul este o cefeidă de tip II [43] | |
RT Aur | Auriga | 5 m.00 _ | 5m.82 _ _ | 03.73 | F8Ibv | ||
l Mașină | Chilă | 3m.28 _ _ | 4m.18 _ _ | 35,53584 | G5 Iab/Ib | ||
δCep | Cepheus | John Goodrick , 1784 | 3m.48 _ _ | 4m.37 _ _ | 05.36634 | F5Ib-G2Ib | stea dublă văzută cu binoclu |
AX Cir | Busolă | 5m.65 _ _ | 6m.09 _ _ | 05.273268 | F2-G2II | binar spectroscopic, are un însoțitor de masă 5 M ⊙ de tip spectral B6 | |
B.P. Cir | Busolă | 7m.31 _ _ | 7m.71 _ _ | 02.39810 | F2/3II-F6 | binar spectroscopic, are un însoțitor de masă 4,7 M ⊙ de tip spectral B6 | |
BG Cru | Crucea de Sud | 5m.34 _ _ | 5m.58 _ _ | 03.3428 | F5Ib-G0p | ||
R Cru | Crucea de Sud | 6m.40 _ _ | 7m.23 _ _ | 05.82575 | F7Ib/II | ||
S cru | Crucea de Sud | 6m.22 _ _ | 6m.92 _ _ | 04.68997 | F6-G1Ib-II | ||
T Cru | Crucea de Sud | 6m.32 _ _ | 6m.83 _ _ | 06.73331 | F6-G2Ib | ||
X Cyg | Lebădă | 5m.85 _ _ | 6m.91 _ _ | 16,38633 | G8Ib [44] | ||
SU Cyg | Lebădă | 6m.44 _ _ | 7m.22 _ _ | 03.84555 | F2-G0I-II [45] | ||
β Dor | Peștele de Sud | 3m.46 _ _ | 4m.08 _ _ | 09.8426 | F4-G4Ia-II | ||
ζ Bijuterie | Gemenii | Johann Schmidt , 1825 | 3m.62 _ _ | 4m.18 _ _ | 10.15073 | F7Ib la G3Ib | |
V473 Lyr | Lyra | 5m.99 _ _ | 6m.35 _ _ | 01.49078 | F6Ib-II | ||
R Mus | A zbura | 5m.93 _ _ | 6m.73 _ _ | 07.51 | F7Ib-G2 | ||
S Mus | A zbura | 5m.89 _ _ | 6m.49 _ _ | 09.66007 | F6Ib-G0 | ||
S Nor | Pătrat | 6m.12 _ _ | 6m.77 _ _ | 09.75411 | F8-G0Ib | cel mai strălucitor membru al clusterului NGC 6087 | |
QZ Nor | Pătrat | 8m.71 _ _ | 9m.03 _ _ | 03.786008 | F6I | componentă a clusterului deschis NGC 6067 | |
V340 Nici | Pătrat | 8m.26 _ _ | 8m.60 _ _ | 11,2888 | G0Ib | componentă a clusterului deschis NGC 6067 | |
V378 Nici | Pătrat | 6m.21 _ _ | 6m.23 _ _ | 03.5850 | G8Ib | ||
B.F.Oph | Ophiuchus | 6m.93 _ _ | 7m.71 _ _ | 04.06775 | F8-K2 [46] | ||
RS Pup | rautacios | 6m.52 _ _ | 7m.67 _ _ | 41,3876 | F8Iab | ||
S Sge | Săgeată | John Ellard Gore , 1885 | 5m.24 _ _ | 6m.04 _ _ | 08.382086 [47] | F6Ib-G5Ib | |
U Sgr | Săgetător (în M25 ) | 6m.28 _ _ | 7m.15 _ _ | 06.74523 | G1Ib [48] | ||
W Sgr | Săgetător | 4m.29 _ _ | 5m.14 _ _ | 07.59503 | F4-G2Ib | Dublu optic cu γ 2 Sgr | |
X Sgr | Săgetător | 4m.20 _ _ | 4m.90 _ _ | 07.01283 | F5-G2II | ||
V636Sco | Scorpion (constelație) | 6m.40 _ _ | 6m.92 _ _ | 06.79671 | F7/8Ib/II-G5 | ||
R Tra | Triunghiul de Sud | 6m.4 _ _ | 6m.9 _ _ | 03.389 | F7Ib/II [48] | ||
S Tra | Triunghiul de Sud | 6m.1 _ _ | 6m.8 _ _ | 06.323 | F6II-G2 | ||
α UMi ( Steaua Polară ) | Ursa Mică | Einar Hertzsprung , 1911 | 1m.86 _ _ | 2m.13 _ _ | 03.9696 | F8Ib sau F8II | |
AH Vel | Naviga | 5m.5 _ _ | 5m.89 _ _ | 04.227171 | F7Ib-II | ||
S Vul | Chanterelle | 8m.69 _ _ | 9m.42 _ _ | 68.464 | G0-K2(M1) | ||
T Vul | Chanterelle | 5m.41 _ _ | 6m.09 _ _ | 04.435462 | F5Ib-G0Ib | ||
U Vul | Chanterelle | 6m.73 _ _ | 7m.54 _ _ | 07.990676 | F6Iab-G2 | ||
SV Vul | Chanterelle | 6m.72 _ _ | 7m.79 _ _ | 44.993 | F7Iab-K0Iab |
stele variabile | |
---|---|
Eruptiv | |
Pulsând | |
rotind | |
Cataclismic | |
eclipsarea binarelor | |
Liste | |
Categorie: Stele variabile |