天琴座RR型变星

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天琴座RR型變星在顏色-星等的赫羅圖圖上坐落在一個特定區域上。

天琴座RR型變星是週期變星,通常在球狀星團中發現,因此也稱為星團變星。它被用做測量星系距離的標準燭光,是宇宙距離尺度階梯的一部分。這類變星是以其原型,也是最亮的例子,天琴座RR命名。

天琴座RR型變星是脈動的水平分支恆星,光譜類型為A或F,質量約為太陽的一半。它們原本的質量與太陽相似,大約是0.8太陽質量的恆星,在經歷紅巨星分支階段時甩掉了部分的質量。

在現代天文學中,週期-光度關係使它們成為合適的標準燭光,可以量測相對較近,特別是銀河系本星系群內天體的距離。他們也是研究球狀星團和老年恆星化學(和量子力學)性質的常見課題。

發現和識別[编辑]

球狀星團M5的赫羅圖。水平分支標記為黃色,已知的天琴座RR型變星標記為綠色。

在對球狀星團的調查中,特別是愛德華·皮克林的調查,這些"星團類型"的變星在1890年代中期被迅速識別出來。在星團外發現並被確認的的第一顆天琴座RR型變星,可能是雅各布斯·卡普坦在1890年發現的天兔座U。原型恆星的天琴座RR在1899年之前就被威廉敏娜·弗萊明檢出,皮克林在1990年的報告中指出,"它與星團類型的變星無法區分"。

從1950年至1930年,由於其周期較短、化學性質差異、與在星系中不同的位置,這一類型越來越被接受為與經典造父變星不同類的變星。天琴座RR型變星是貧金屬第二星族星[1]

由於天琴座RR型變星本質的光度微弱,很難在銀河系以外的星系中觀察到。事實上,沃爾特·巴德因為未能在仙女座星系中找到它們,使他懷疑該星系比預測的遠得多,而考慮重新校準造父變星,並提出星族的概念[1]。在1980年代,普里切特(Pritchet)和范登伯格(van den Bergh)使用加法夏望遠鏡才在仙女座星系的暈中發現天琴座RR型變星[2];最近也在它的球狀星團中發現[3]

分類[编辑]

S.I.貝利英语Solon Irving Bailey根據天琴座RR型變星的亮度曲線形狀,將這種變星分成三種主要的類型[1]

  • Rrab:是最常見的,亮度急遽上升的典型天琴座RR型變星,佔所有觀察到的91%。
  • RRc:不太常見,周期較短,光變曲線更接近正弦,佔觀察到的9%
  • RRd:非常罕見,佔比小於1%[4],並且其中30%與RRab和RRc不同,是雙模脈衝星。

分佈[编辑]

天琴座RR型變星因為與球狀星團有很強(但不是唯一)的關聯性,所以早先被稱為"星團變星";相較之下,在球狀星團中已知的變星有80%是天琴座RR型變星[5]。天琴座RR型變星在星系所有的緯度上都能被發現,相對於經典造父變星只與星系的盤面相關聯。

有時,許多的天琴座RR型變星會與造父變星結合在一起;在1980年代,在球狀星團中大約已經發現1,900顆。有些估計認為在銀河系中大約有8,500顆[1]

雖然,聯星在恆星中很常見,但很少觀測到成對的天琴座RR型變星[6]

性質[编辑]

天琴座RR型變星的脈動方式類似於造父變星,但這兩類恆星的性質和歷史被認為相當不同。像所有在造父不穩定帶上的變星,當電離氦的明度隨溫度變化時,脈動是由Κ機制引起的。

天琴座RR型變星是老年、相對質量較低、第二星族星,通常與第二型造父變星室女座W型變星武仙座BL型變星英语BL Herculis variable一起;經典造父變星是高質量的第一星族星。天琴座RR型變星比造父變星更為常見,但發光程度低很多。天琴座RR型變星的平均絕對星等大約是 +0.75等,只比我們的太陽亮40或50倍[7]。它們的週期短,通常不到一天,有些只有7小時左右。一些天琴座RRab型變星,包括天琴座RR本身,呈現出伯拉茲科效應,在其中有一個明顯的相位和振幅的調製[8]

週期-亮度關係[编辑]

不同於造父變星,天琴座RR型變星在可見光的波長上並不嚴格的遵循週期-光度關係,然而在紅外線的K波段卻很嚴謹[9]。它們通常使用週期-顏色關係進行分析,例如使用Wesenheit函數。通過這種方法,儘管在金屬量、微弱性、和綜合性的影響尚存在著困惑,但它們依然可以做為測量距離的標準燭光。綜合的效果會影響到在球狀星團核心附近採樣的天琴座RR型變星,因為球狀星團的恆星密度相當大,以至於在低解析度的觀測中,多顆(未解析)的恆星可能會被顯示為單顆的目標。因此,那些看似單獨的恆星(例如,天琴座RR型變星),因為那些未被解析出的恆星,而錯誤的被測量得過於明亮。因此而計算出來的距離會是錯誤的。有些研究人員認為,綜合效應可能會給宇宙距離階梯帶來系統性的不確定性,並可能影響到估計宇宙年齡的哈伯常數[10][11][12]

最近的發展[编辑]

哈伯太空望遠鏡已經確定了仙女座星系球狀星團中,有幾顆疑似天琴座RR型變星的候選者[13],並且測量了原型星,天琴座RR的距離[14]

天琴座RR本身就在克卜勒太空望遠鏡的視野範圍內。因此,克卜勒太空望遠鏡擴大了覆蓋的範圍,並提供了準確的光度測量[15]

蓋亞任務預計將通過提供大量此類恆星的均質光譜資訊,大大提高對天琴座RR型變星的瞭解[16]

相關條目[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 Smith, Horace A., RR Lyrae Stars, Cambridge (2004)
  2. ^ Pritchet, Christopher J.; Van Den Bergh, Sidney. Observations of RR Lyrae stars in the halo of M31. Astrophysical Journal. 1987, 316: 517. Bibcode:1987ApJ...316..517P. doi:10.1086/165223. 
  3. ^ Clementini, G.; Federici, L.; Corsi, C.; Cacciari, C.; Bellazzini, M.; Smith, H. A. RR Lyrae Variables in the Globular Clusters of M31: A First Detection of Likely Candidates. The Astrophysical Journal. 2001, 559 (2): L109. Bibcode:2001ApJ...559L.109C. arXiv:astro-ph/0108418可免费查阅. doi:10.1086/323973. 
  4. ^ Christensen-Dalsgaard, J.; Balona, L. A.; Garrido, R.; Suárez, J.C. Stellar Pulsations: Impact of New Instrumentation and New Insights. Astrophysics and Space Science Proceedings. Oct 20, 2012 [2021-05-16]. ISBN 978-3-642-29630-7. (原始内容存档于2021-05-24). 
  5. ^ Clement, Christine M.; Muzzin, Adam; Dufton, Quentin; Ponnampalam, Thivya; Wang, John; Burford, Jay; Richardson, Alan; Rosebery, Tara; Rowe, Jason; Hogg, Helen Sawyer. Variable Stars in Galactic Globular Clusters. The Astronomical Journal. 2001, 122 (5): 2587. Bibcode:2001AJ....122.2587C. arXiv:astro-ph/0108024可免费查阅. doi:10.1086/323719. 
  6. ^ Hajdu, G.; Catelan, M.; Jurcsik, J.; Dékány, I.; Drake, A.J.; Marquette, B. New RR Lyrae variables in binary systems. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2015, 449 (1): L113–L117. Bibcode:2015MNRAS.449L.113H. arXiv:1502.01318可免费查阅. doi:10.1093/mnrasl/slv024. 
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  8. ^ Szabó, R.; Kolláth, Z.; Molnár, L.; Kolenberg, K.; Kurtz, D. W.; Bryson, S. T.; Benkő, J. M.; Christensen-Dalsgaard, J.; Kjeldsen, H.; Borucki, W. J.; Koch, D.; Twicken, J. D.; Chadid, M.; Di Criscienzo, M.; Jeon, Y.-B.; Moskalik, P.; Nemec, J. M.; Nuspl, J. Does Kepler unveil the mystery of the Blazhko effect? First detection of period doubling in Kepler Blazhko RR Lyrae stars. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2010, 409 (3): 1244. Bibcode:2010MNRAS.409.1244S. arXiv:1007.3404可免费查阅. doi:10.1111/j.1365-2966.2010.17386.x. 
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外部連結[编辑]

延伸閱讀[编辑]