Klasické cefeidy ( anglicky classic Cepheids ), Cefeidy I. typu populace , Cefeidy I. typu , Cefeidy typu Delta Cephei jsou typem proměnných hvězd ( Cefeidy ). Patří k prvnímu typu populace galaxií, vykazují známky pravidelných radiálních pulsací s periodami od několika dnů do několika týdnů s amplitudou jasu od několika desetin magnitudy do 2 magnitud.
Byl nalezen jasný vztah mezi svítivostí klasické cefeidy a periodou její pulsace, [1] [2] , což umožňuje používat cefeidy jako standardní svíčky k určení měřítka vzdáleností v Galaxii i mimo ni. [3] [4] [5] [6] Podle pozorování klasických cefeid na Hubbleově dalekohledu bylo možné zpřesnit konstantu v Hubbleově zákoně . [3] [4] [6] [7] [8] Informace o klasických cefeidách se také používají k určení charakteristik Mléčné dráhy, jako je spirální struktura nebo výška Slunce nad rovinou Galaxie . [5]
V Mléčné dráze je známo asi 800 cefeid a očekávaný celkový počet je 6000. V Magellanových oblacích je známo několik tisíc dalších cefeid . Podobné objekty byly také nalezeny v jiných galaxiích; [9] Hubbleův vesmírný dalekohled jich objevil několik v galaxii NGC 4603 , vzdálené 100 milionů světelných let . [deset]
Klasické cefeidy jsou 4–20krát těžší než Slunce [11] a mají svítivost v rozmezí 1000 až 50 000 (více než 200 000 u V810 Centauri ) sluneční svítivosti [12] . Tyto hvězdy patří k jasným obrům nebo supergiantům nízké svítivosti spektrálního typu F6 - K2. Teplota a spektrální typ objektu se mění, jak kolísá. Poloměry jsou několik desítek nebo stovekkrát větší než sluneční. Jasnější cefeidy jsou chladnější a větší a mají také delší periody pulsací. V průběhu pulsací se mění nejen teplota, ale i poloměr (např. o ~25 % pro dlouhodobou l Car ), což vede ke změně jasnosti až o dvě magnitudy. Na krátkých vlnových délkách je změna jasu výraznější [13] .
Cefeidy mohou pulzovat v základním režimu , prvním podtónu nebo smíšeném režimu. Pulsace v podtónech nad první jsou vzácné, ale jsou také zajímavé [2] . Většina klasických cefeid je považována za pulsující v základním režimu, ačkoli typ pulsace je obtížné určit z tvaru světelné křivky. Hvězdy, které pulsují v podtónu, jsou jasnější a větší než ty, které pulsují v základním módu se stejnou periodou [14] .
Když hvězda střední hmotnosti opustí hlavní posloupnost, velmi rychle překročí pás nestability a shoří ve vrstvě vodíku. Když začne helium v jádru hořet, hvězda může nakreslit modrou smyčku a znovu překročit pás nestability, poprvé, když se pohybuje směrem k vyšším teplotám a když se vrací směrem k asymptotické obří větvi . Hvězdy s hmotností řádově 8-12 M ⊙ nebo více začínají proces spalování hélia v jádře před dosažením větve červeného obra a stávají se červenými veleobry, ale mohou také vytvořit modrou smyčku, když procházejí pásem nestability. Trvání a přítomnost modrých smyček velmi závisí na hmotnosti, metalicitě a obsahu hélia ve hvězdě. V některých případech může hvězda překročit pás nestability počtvrté nebo pátý, když začne hořet helium v obálce. Rychlost změny periody pulsace cefeid a také relativní množství různých chemických sloučenin (určené ze spektra) umožňuje pochopit, v jakém čase hvězda prochází pásem nestability [15] .
Klasické cefeidy jsou hvězdy hlavní posloupnosti spektrální třídy B starší než B7, pravděpodobně pozdní hvězdy třídy O, než vyčerpají vodík ve svém jádru. Masivnější a teplejší hvězdy se stávají jasnějšími cefeidami s delší periodou, ačkoli se předpokládá, že mladé hvězdy v galaxii s metalicitou blízkou slunečnímu záření ztratí velké množství hmoty, než dosáhnou pásu nestability, přičemž jejich pulzační periody jsou 50 dní. nebo méně. Při hmotnosti nad určitou hodnotu, 20-50 M ⊙ v závislosti na metalicitě, se červení obři v průběhu evoluce vrátí do stádia modrého veleobra a neprojdou stádiem modré smyčky, ale zároveň se budou chovat jako nestabilní žlutí hypergianti a nesprávně pulzující cefeidy. Velmi hmotné hvězdy se dostatečně neochladí, aby dosáhly pruhu nestability, a nemění se v cefeidy. Při nízké metalicitě, například v Magellanových oblacích, si hvězdy mohou udržet více hmoty a proměnit se v jasnější cefeidy s delší periodou pulsací [12] .
Světelná křivka cefeid je obvykle asymetrická, s rychlým nárůstem na maximální jas následovaný pomalým poklesem jasu na minimum (jako například Delta Cephei). To je způsobeno fázovým rozdílem mezi změnami poloměru a teploty a považuje se to za znak objektů pulzujících v základním (základním) režimu, mezi které patří cefeidy typu I. V některých případech má hladká pseudo-sinusová světelná křivka skok, krátkodobé zpomalení rozpadu světla nebo dokonce nárůst světla, což je považováno za důsledek rezonance mezi základním režimem a druhým podtónem. Nejčastěji je skok vidět na sestupné části světelné křivky u hvězd s periodou kolem 6 dnů (například Eta Eagle ). Se zvyšující se periodou se umístění skoku posouvá k maximu a může vést k dvojnásobnému maximu neboli k nerozeznání od prvního maxima u hvězd s periodou kolem 10 dnů (například Zeta Gemini ). Při delších obdobích je vidět skok na vzestupné větvi světelné křivky (např. X Cygnus ), ale po dobu delší než 20 dní rezonance mizí.
Menší počet klasických cefeid má téměř sinusovou světelnou křivku. Říká se jim s-cefeidy a mají obvykle menší amplitudy a kratší periody. Většina z nich je považována za cefeidy prvního podtónu (např. X Sagittarius ) nebo vyšších podtónů, ačkoli se zdá, že některé neobvyklé hvězdy pulzují v základním režimu, ale mají také sinusovou světelnou křivku (např . S Lišky ). Předpokládá se, že hvězdy pulzující v prvním podtónu mají v naší Galaxii krátké periody, i když při nízké metalicitě, jako v Magellanových oblacích, se perioda může prodlužovat. Objekty pulzující ve vyšších tónech a cefeidy pulzující ve dvou tónech najednou jsou také běžnější v Magellanových oblacích; mají obvykle menší amplitudy a poněkud nepravidelné světelné křivky. [2] [16]
10. září 1784 objevil Edward Pigott proměnlivost hvězdy Eta Aquila , prvního známého člena klasického typu cefeid. Tento typ proměnných hvězd je však pojmenován po Deltě Cephei, jejíž proměnlivost o měsíc později objevil John Goodryk . [17] Delta Cephei je také důležitým objektem pro kalibraci vztahu perioda-svítivost, protože vzdálenost k této hvězdě je jedna z nejspolehlivějších ze všech cefeid, protože Delta Cephei patří do hvězdokupy, [18] [19] a tam jsou také přesné paralaxy pro hvězdu, měřený s Hubble a Hipparcos dalekohledy . [dvacet]
Svítivost klasických cefeid přímo souvisí s dobou jejich pulsace. Čím delší perioda, tím větší svítivost hvězdy. Vztah mezi periodou a svítivostí pro klasické cefeidy objevila v roce 1908 Henrietta Swan Leavittová jako součást studia tisíců proměnných hvězd v Magellanových oblacích. [21] Výsledný vztah zveřejnila v roce 1912 [22] . Po kalibraci závislosti lze nastavit svítivost libovolné cefeidy, pokud je známa doba její pulsace. Vzdálenost ke cefeidě pak lze určit z údajů zdánlivé jasnosti. Závislost svítivosti na periodě pulsace byla kalibrována mnoha astronomy v průběhu dvacátého století, počínaje Einarem Hertzsprungem . [23] Taková kalibrace je spojena s řadou obtíží. Spolehlivou kalibraci získali Benedict et al. v roce 2007 z dat Hubbleovy paralaxy pro 10 blízkých klasických cefeid. [24] V roce 2008 astronomové ESO určili vzdálenost k Cepheid RS Puppis s přesností na 1 % pomocí dat světelného echa z mlhoviny, ve které je hvězda zapuštěna. [25] Tento odhad však řada zdrojů zpochybňuje. [26]
Následující vztah pro periodu pulsace P populace I cefeid a její absolutní velikost Mv byl odvozen z trigonometrických dat paralaxy získaných Hubbleovým vesmírným dalekohledem pro 10 klasických cefeid nejblíže Slunci:
kde P se měří ve dnech. [20] [24] K odhadu vzdálenosti d od klasické cefeidy lze také použít následující vztah :
[24]nebo
[27]I a V jsou průměrné hodnoty zdánlivé hvězdné velikosti v infračervené a viditelné části spektra.
Klasické cefeidy se zdánlivými amplitudovými amplitudami menšími než 0,5 magnitudy, téměř symetrickými světelnými křivkami a krátkými periodami pulsací jsou klasifikovány do samostatné skupiny nazývané cefeidy s nízkou amplitudou. Pro ně byla do Všeobecného katalogu proměnných hvězd zavedena zkratka DCEPS v. Obvyklá doba trvání takových hvězd nepřesahuje 7 dní, i když o přesné hranici se stále pochybuje. [28] Označení s-Cepheid se používá pro cefeidy s krátkou periodou pulsace a nízkou amplitudou světla se sinusovou světelnou křivkou. Předpokládá se, že takové předměty pulzují v prvním podtónu. Jsou umístěny poblíž červeného okraje pásu nestability. Někteří autoři používají termín s-cefeidy jako synonymum pro hvězdy DCEP s nízkou amplitudou, jiní se domnívají, že toto označení lze použít pouze pro hvězdy, které pulzují v prvním podtónu. [29] [30]
Cefeidy s nízkou amplitudou (DCEPS) zahrnují Polaris a FF Aquila , ačkoli oba objekty mohou pulzovat také v základním režimu. Mezi objekty, jejichž vlnění v prvním podtónu je pevně stanoveno, patří BG jižního kříže a BP kompasu . [31] [32]
Hlavními typy nejistot při odhadu vzdálenosti ke cefeidám jsou vlastnosti závislosti svítivosti na periodě v různých spektrálních pásmech, vliv metalicity na nulový bod a sklon této závislosti, vliv fotometrického míchání objektů a měnící se (obvykle podle málo známého zákona) absorpce. Všechny tyto typy účinků jsou široce diskutovány v literatuře. [4] [7] [12] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41]
Kvůli přítomnosti těchto nejistot se hodnoty Hubbleovy konstanty získané z cefeid pohybují od 60 km/s/Mpc do 80 km/s/Mpc. [3] [4] [6] [7] [8] Odstranění chyb při určování Hubbleovy konstanty je jedním z nejdůležitějších úkolů astronomie, neboť z přesné hodnoty lze určit řadu kosmologických parametrů vesmíru. Hubbleova konstanta. [6] [8]
Některé klasické cefeidy vykazují variace jasu, které lze vidět na časových škálách několika dnů, dokonce i pouhým okem. Mezi takové objekty patří Delta Cephei (na severní obloze), Zeta Gemini a Eta Eagle (snadno pozorovatelné v tropech) a Beta Southern Pisces (na jižní obloze).
Označení (jméno) | Souhvězdí | Otevírací | Maximální zdánlivá velikost (m V ) [42] | Minimální zdánlivá velikost (m V ) [42] | Období (den) [42] | Spektrální třída | Poznámka |
---|---|---|---|---|---|---|---|
ηAql | Orel | Edward Pigott , 1784 | 3 m,48 _ _ | 4 m,39 _ _ | 07,17664 | F6 Ibv | |
FF Aql | Orel | Charles Morse Huffer , 1927 | 5m,18 _ _ | 5 m,68 _ _ | 04:47 | F5Ia-F8Ia | |
TT Aql | Orel | 6 m,46 _ _ | 7m,7 _ _ | 13,7546 | F6-G5 | ||
U Aql | Orel | 6m,08 _ _ | 6 m,86 _ _ | 07,02393 | F5I-II-G1 | ||
T Ant | Čerpadlo | 5 m,00 _ | 5 m,82 _ _ | 05,898 | G5 | Možná má nepozorovatelného společníka. Dříve se předpokládalo, že objekt je cefeid typu II [43] | |
RT Aur | Auriga | 5 m,00 _ | 5 m,82 _ _ | 03,73 | F8Ibv | ||
l Auto | Kýl | 3 m,28 _ _ | 4m,18 _ _ | 35,53584 | G5 lab/Ib | ||
δCep | Cepheus | John Goodrick , 1784 | 3 m,48 _ _ | 4 m,37 _ _ | 05,36634 | F5Ib-G2Ib | dvojitá hvězda viděná dalekohledem |
AX Cir | Kompas | 5 m,65 _ _ | 6 m,09 _ _ | 05,273268 | F2-G2II | spektroskopická dvojhvězda, má společníka o hmotnosti 5 M ⊙ spektrálního typu B6 | |
B.P. Cir | Kompas | 7m,31 _ _ | 7 m,71 _ _ | 02,39810 | F2/3II-F6 | spektroskopická dvojhvězda, má společníka o hmotnosti 4,7 M ⊙ spektrálního typu B6 | |
BG Cru | Jižní kříž | 5 m,34 _ _ | 5 m,58 _ _ | 03,3428 | F5Ib-G0p | ||
R Cru | Jižní kříž | 6 m,40 _ _ | 7m,23 _ _ | 05,82575 | F7Ib/II | ||
S cru | Jižní kříž | 6m,22 _ _ | 6 m,92 _ _ | 04,68997 | F6-G1Ib-II | ||
T Cru | Jižní kříž | 6m,32 _ _ | 6 m,83 _ _ | 06,73331 | F6-G2Ib | ||
X Cyg | Labuť | 5 m,85 _ _ | 6 m,91 _ _ | 16,38633 | G8Ib [44] | ||
SU Cyg | Labuť | 6m,44 _ _ | 7m,22 _ _ | 03,84555 | F2-G0I-II [45] | ||
β Dor | Jižní ryba | 3 m,46 _ _ | 4m,08 _ _ | 09,8426 | F4-G4Ia-II | ||
ζ Gem | Dvojčata | Johann Schmidt , 1825 | 3 m,62 _ _ | 4m,18 _ _ | 10,15073 | F7Ib až G3Ib | |
V473 Lyr | Lyra | 5 m,99 _ _ | 6 m,35 _ _ | 01,49078 | F6Ib-II | ||
R Mus | Létat | 5 m,93 _ _ | 6 m,73 _ _ | 07.51 | F7Ib-G2 | ||
S Mus | Létat | 5 m,89 _ _ | 6 m,49 _ _ | 09.66007 | F6Ib-G0 | ||
S Nor | Náměstí | 6m.12 _ _ | 6 m,77 _ _ | 09,75411 | F8-G0Ib | nejjasnější člen kupy NGC 6087 | |
QZ Nor | Náměstí | 8m,71 _ _ | 9m,03 _ _ | 03,786008 | F6I | součást otevřené hvězdokupy NGC 6067 | |
V340 Nor | Náměstí | 8m,26 _ _ | 8 m,60 _ _ | 11,2888 | G0Ib | součást otevřené hvězdokupy NGC 6067 | |
V378 Nor | Náměstí | 6m,21 _ _ | 6m,23 _ _ | 03,5850 | G8Ib | ||
B.F.Oph | Ophiuchus | 6 m,93 _ _ | 7 m,71 _ _ | 04,06775 | F8-K2 [46] | ||
RS Pup | Záď | 6m,52 _ _ | 7 m,67 _ _ | 41,3876 | F8Iab | ||
S Sge | Šipka | John Ellard Gore , 1885 | 5m,24 _ _ | 6m,04 _ _ | 08,382086 [47] | F6Ib-G5Ib | |
U Sgr | Střelec (v M25 ) | 6m,28 _ _ | 7m,15 _ _ | 06,74523 | G1Ib [48] | ||
W Sgr | Střelec | 4m,29 _ _ | 5m.14 _ _ | 07,59503 | F4-G2Ib | Optický dvojitý s γ 2 Sgr | |
X Sgr | Střelec | 4 m,20 _ _ | 4 m,90 _ _ | 07.01283 | F5-G2II | ||
V636Sco | Štír (souhvězdí) | 6 m,40 _ _ | 6 m,92 _ _ | 06,79671 | F7/8Ib/II-G5 | ||
R Tra | Jižní trojúhelník | 6m.4 _ _ | 6m,9 _ _ | 03,389 | F7Ib/II [48] | ||
S Tra | Jižní trojúhelník | 6m.1 _ _ | 6m,8 _ _ | 06,323 | F6II-G2 | ||
α UMi ( Polar Star ) | Malý medvěd | Einar Hertzsprung , 1911 | 1 m,86 _ _ | 2m,13 _ _ | 03,9696 | F8Ib nebo F8II | |
AH Vel | Plachta | 5m,5 _ _ | 5 m,89 _ _ | 04,227171 | F7Ib-II | ||
S Vul | Liška obecná | 8 m,69 _ _ | 9m,42 _ _ | 68,464 | G0-K2(M1) | ||
T Vul | Liška obecná | 5 m,41 _ _ | 6 m,09 _ _ | 04,435462 | F5Ib-G0Ib | ||
U Vul | Liška obecná | 6 m,73 _ _ | 7 m,54 _ _ | 07,990676 | F6Iab-G2 | ||
SV Vul | Liška obecná | 6m,72 _ _ | 7 m,79 _ _ | 44,993 | F7Iab-K0Iab |
proměnné hvězdy | |
---|---|
Sopečný | |
Pulzující | |
rotující | |
Kataklyzmatické | |
zákrytové dvojhvězdy | |
Seznamy | |
Kategorie: Proměnné hvězdy |