亮度時常變化的恆星 造父變星

一類高光度周期性脈動變星,也就是其亮度隨時間呈周期性變化.因典型星仙王座δ 而得名.仙王座δ星最亮時為3.7星等,最暗時只有4.4星等,這種變化很有規律,周期為5天8小時47分28秒.這稱作光變周期.這類星的光變周期有長有短,但大多在1至50天之間,而且以5至6天為最多.

由於我國古代將「仙王座δ」稱作「造父一」,所以天文學家便把此類星都叫做造父變星.人們熟悉的北極星也是一顆造父變星.科學家們經過研究發現,這些變星的亮度變化與它們變化的周期存在著一種確定的關係,光變周期越長,亮度變化越大.人們把這叫做周光關係,並得到了周光關係曲線.以後在測量不知距離的星團、星系時,只要能觀測到其中的造父變星,利用周光關係就可以將星團、星系的距離確定出來.因此,造父變星被人們譽為「量天尺」.

在赫羅圖中,大部分脈動變星位於一個狹長的不穩定帶上.造父變星位於這個不穩定帶的上部,光譜型為F到K型.造父變星的半徑變化幅度不大,約為5%-10%,光度變化主要來自表面溫度的變化,且與半徑的變化位相相反,即半徑最大時光度最小,半徑最小時光度最大.

當恆星演化到一定階段,內部會出現不穩定性,引力和輻射壓力會失去平衡,外部包層會出現周期性的膨脹和收縮,但這個脈動不涉及恆星的核心.在正常情況下,恆星的不透明度κ與密度成正比,與溫度的3.5次方成反比.當恆星的半徑減少時,密度增加,溫度升高,不透明度降低,導致能量的釋放,使膨脹幅度減小.但造父變星在脈動初期,恆星包層中存在氦的部分電離區,半徑減小時,溫度基本不變,導致不透明度反而增加,能量吸收,半徑進一步減小.這就使得脈動的幅度越來越大.

恆星在演化過程中,在赫羅圖上可能數次穿越不穩定帶,在正常恆星和造父變星之間不斷轉換

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