In tähtitiede , joka on muuttuva tähti tai, jonka ellipsin , joka on muuttuja - aiemmin, eli muuttamalla tähden tai muuttuva tähti - on tähti , jonka kirkkaus - kirkkaus - vaihtelee yli pidempiä tai lyhyempiä aikoja (puhumme sellaisenaan on tähtien vaihtelua ).
Vaikka useimpien tähtien kirkkaus on melkein yhtä vakaa, kuten aurinko, jolla ei ole käytännössä mitään mitattavissa olevaa muutosta (noin 0,1% 11 vuoden jakson aikana), joidenkin tähtien kirkkaus vaihtelee huomattavasti ajanjaksoina. Paljon lyhyempiä aikoja.
Lauri Jetsun ym. Mukaan . , Helsingin yliopistosta , Kairon kalenteri , egyptiläinen papyrus päivätty 1271 - 1163 eKr. AD , olisi vanhin historiallinen asiakirja, joka raportoi muuttuvan tähden havainnot paljaalla silmällä .
Nykyaikana muutos kirkkautta tiettyjen tähdet löydettiin XVI : nnen vuosisadan aikana ulkonäkö supernova on 1572 vuoteen Tycho Brahe ja tarkkailemalla nousu ja jatkuva väheneminen kiilto tähti Mira (o Ceti ) vuonna 1596 . Tarkkailuvälineiden parantuessa löydettiin yhä enemmän vaihtelevia tähtiä; tällä hetkellä luettelot , joista tärkein on muuttuvien tähtien yleinen luettelo , sisältävät yli 40 000 muuttuvaa tai epäiltyä tähteä.
Alun perin tähtien kirkkaus määritettiin visuaalisesti vertaamalla tähtiä naapureihinsa. Myöhemmin valokuvan kehitys mahdollisti näiden kirkkauksien vertaamisen valokuvalevylle . Tällä hetkellä ne mitataan tarkasti valosähköisellä ilmaisimella tai CCD- kameralla .
Nämä luminositeetit on graafisesti, kutsutaan valon käyrä joka edustaa suuruus funktiona ajan . Tämän kaavion avulla voidaan määrittää vaihtelujen amplitudi ja niiden jakso . Näiden valokäyrien tallentaminen on yksi ainoista tähtitieteen alueista, jossa amatöörit voivat todella auttaa ammattilaisia tai jopa tehdä todellista tutkimusta.
Tarkkaan ottaen kaikki tähdet ovat vaihtelevia, koska niiden rakenne ja kirkkaus muuttuu evoluution myötä , mutta yleensä nämä muutokset ovat hyvin hitaita. Tietyissä evoluutiovaiheissa vaihtelut voivat kuitenkin olla erittäin nopeita tai jaksoittaisia, kuten tiettyjen tähtien ulkokerroksen syke. Muut pienet kirkkauden vaihtelut voivat johtua tähden pinnan kuumista tai kylmistä pisteistä, jotka ilmestyvät ja katoavat, kun tähti pyörii itsessään. Tästä syystä aurinko on hyvin heikosti vaihteleva tähti auringonpilkkujen takia, ja on erittäin todennäköistä, että useimmilla tähdillä on samanlaiset paikat.
Muuttuvat tähdet luokitellaan kahteen suureen ryhmään, jotka itse on jaettu useisiin alaryhmiin, joilla yleensä on niitä luonnehtivan tähden nimi:
Nämä ovat tähtiä, joiden kirkkauden vaihtelut johtuvat tähtirakenteen muutoksista. Luontainen muuttuva tähti voidaan kiinnittää erityyppisiin sen käyttäytymisen mukaan:
Pulsoivat muuttujatSykkivät tähdet sisältävät suurimman osan muuttujista. Näiden tähtien tilavuus vaihtelee jaksoittain: ne turpoavat ja kutistuvat säännöllisesti vaikuttamalla niiden kirkkauteen ja spektriin. Pulssit on yleensä jaettu säteittäisiin pulsseihin , joissa koko tähti turpoaa ja kutistuu kokonaisuutena, ja ei-säteittäisiin pulsseihin , joissa yksi tähden osa turpoaa ja toinen osa kutistuu. Jotkut tutkijat katsovat, että ei-säteittäiset pulssit kattavat kaikki tapaukset, säteittäisten pulssien ollessa erityistapaus, mutta niiden pitäminen toisiaan poissulkevina on kätevää, koska tähdet vaihtelevat yleensä yhdessä tai toisessa.
Pulssityypistä ja sijainnista tähdessä riippuen on perustaajuus tai luonnollinen taajuus, joka määrää tähtijakson. Tähdet voivat myös sykkiä harmonisen tai osittaisen mukaisesti, joka vastaa suurempaa taajuutta ja siten lyhyempää jaksoa. Pulssivilla muuttuvilla tähdillä on joskus vain yksi hyvin määritelty jakso, mutta usein ne sykkivät samanaikaisesti useiden taajuuksien kanssa, ja häiritsevien erillisten jaksojen määrittämiseksi tarvitaan monimutkainen analyysi . Joissakin tapauksissa pulsseilla ei ole määriteltyä taajuutta, mikä aiheuttaa satunnaisen vaihtelun, jota kutsutaan stokastiseksi . Tähtien sisätilojen tutkimus niiden sykkeillä on asteroseismologia .
Tähden syke johtuu epätasapainosta vaikuttavasta voimasta ja takaisinkytkentämekanismista. Sykkivissä muuttuvissa tähdissä liikkeellepaneva voima on tähden sisäinen energia, joka yleensä johtuu ydinfuusiosta , mutta joissakin tapauksissa vain varastoitu energia, joka etenee ulospäin. Tietyissä HR-kaavion paikoissa , jotka vastaavat tiettyjä lämpötilan, koon ja sisäisen kemian yhdistelmiä, lähtevä säteilyenergia vaihtelee suuresti sen materiaalin tiheyden tai lämpötilan mukaan, jonka läpi se kulkee. Kun kerroksen peittävyys on korkea, tämä kerros estää säteilyn absorboimalla sen ja siksi kuumenee ja turpoaa. Kun kerros turpoaa, se lopulta jäähtyy, sen ionisaatio putoaa ja siitä tulee läpinäkyvämpi säteilylle, jolloin se voi jäähtyä edelleen, kunnes se jäähtyy tarpeeksi tiheämmäksi ja putoaa takaisin tähtiin ja lisää siten sen säteilyä. Lämpötila ja käynnistää syklin uudelleen aiheuttaen säännöllisiä sykkeitä. Tämä tapahtuu yleensä, kun aineen ionisaatiotaso muuttuu, esimerkiksi heliumin ionisaation seurauksena epävakauden kaistan keltaisista tähdistä .
Pulssin laajenemisvaihe johtuu sisäisen energian virtauksen estämisestä suurella opasiteetilla varustetulla materiaalilla, mutta tämän on tapahduttava tietyllä syvyydellä tähdessä näkyvien pulssien luomiseksi. Jos laajeneminen tapahtuu konvektiivisen vyöhykkeen alla, pinnalla ei ole näkyvää vaihtelua. Jos laajeneminen tapahtuu liian lähellä pintaa, palautusvoima on liian heikko sykkeen muodostamiseksi. Palautusvoima luoda supistuminen vaiheen tykytystä voi olla paine, jos lyönti tapahtuu ei-degeneroitunut kerros sijaitsee syvällä tähti, ja tämä kutsutaan akustisen tykytys tai paine -tilassa , ja lyhyt p-tilassa . Muissa tapauksissa palautusvoima on yksinkertainen painovoima ja tätä kutsutaan g-moodiksi . Sykkivät muuttuvat tähdet sykkivät vain yhdessä näistä kahdesta moodista.
Tyyppi | Aika | Vaihtelu (suuruusluokkaa) | Kommentti |
---|---|---|---|
Kefeidi | 1-70 päivää | Tiivis suhde jakson ja kirkkauden välillä | |
Klassinen kefeidi | 1-70 päivää | Kefeidi, jonka tähti on I | |
Kefeidityyppi II | 1-70 päivää | Kefeidi tähdellä II | |
BL Herculis | 1-4 päivää | Kefeidin tyypin II alatyyppi | |
W Neitsyt | 10-20 päivää | Kefeidin tyypin II alatyyppi | |
RV Tauri | 30-150 päivää | Kefeidityypin II alatyyppi, jossa on kaksi erillistä peräkkäistä minimiä | |
Mira | 80 ja 1000 päivää | 2,5 - 11 | Erittäin tarkka jakso ja vaihtelu |
RR Lyrae | 0,05 - 1,2 päivää | 0,3 - 2 | |
α Cygni | 5-10 päivää | <0,1 | Ei-säteittäiset pulssit |
5 Scuti | 0,25 - 5 tuntia | 0,003 - 0,9 | |
β Cephei | 3,5-6 tuntia | 0,1 - 0,3 | |
Puolisäännöllinen | 20 ja 2000 päivää | muuttuja | Jättiläisiä tai suurjätteitä, joiden kirkkauden vaihtelut eivät ole epävakaita, eivät ole kovin ennustettavissa |
Pyörimällä muuttuvat tähdet näkevät niiden kirkkauden vaihtelevan tummien tai vaaleiden täplien läsnäolon pinnalla. Joten kun tähti kääntyy itseensä, enemmän tai vähemmän valoa saavuttaa meidät.
Tyyppi | Aika | Vaihtelu (suuruusluokkaa) |
Kommentti |
---|---|---|---|
α 2 Canum Venaticorum | 0,5-160 päivää | 0,01 - 0,1 | Tähdet, joilla on voimakas magneettikenttä |
Draconis | 1 tunti - 120 päivää | 0,01 - 0,5 | Joskus ihottuma |
Ellipsoidinen | <0,2 | Binaaritähdet ovat niin lähellä, että ne ovat vääristyneet | |
FK Comae Berenices | Muutama päivä | 0,01 - 0,1 | Jättiläiset nopeasti pyörivät tähdet |
SX Arietis | 0,1 | Kuumat tähdet, joilla on voimakas magneettikenttä ja heliumin epätasapaino |
Purkautuva vaihteleva tähti kokee jatkuvaa toimintaa kromosfäärissään tai koronassaan, mikä aiheuttaa kirkkauden vaihteluita, joita on mahdotonta ennustaa ja joihin voi liittyä voimakas tähtituuli tai aineen työntyminen. Ihottuman muuttujien päätyypit ovat:
Tyyppi | Kommentti |
---|---|
FU Orionis | Aineen poistuminen, usean suuruuden asteittainen vaihtelu useiden kuukausien aikana |
y Cassiopeiae | Nopea pyöriminen, renkaiden tai materiaalikuorien irtoaminen |
y Orionis | |
R Coronae Borealis | Hiilipitoisen materiaalin irtoaminen aiheuttaa supergiantin , pienemmän kirkkauden |
RS Canum Venaticorum | |
S Doradus | Erittäin kirkkaan sininen superjätti |
T Tauri | Hyvin nuoret tähdet, melkein muodostumassa |
UV Ceti | Oranssit tai keltaiset tähdet, vaihtelut useita suuruuksia muutamassa sekunnissa |
Wolf-Rayet-tähti | Kuumat ja massiiviset tähdet edistyneessä kehitysvaiheessa |
YY Orionis |
Maanpäällisen tarkkailijan havaitsema ulkoisten muuttuvien tähtien kirkkauden vaihtelu johtuu tähden ulkopuolisesta syystä eikä sen ominaisuuksien muutoksesta.
Optinen muuttuja (tai pimennys)Ulkoisen vaihtelun tärkein syy on toisen tähden läsnäolo päätähden ympärillä muodostaen yhdessä kaksoistähden . Tietystä kulmasta katsottuna toinen näistä kahdesta tähdestä voi säännöllisin väliajoin peittää toisen aiheuttaen kokonaisvalovoiman pienenemisen. On myös pimennysmuuttujia, joiden vaihtelu johtuu kumppaniplaneetan läsnäolosta .
Tyyppi | Kommentti |
---|---|
Algol | Pallomaiset komponentit |
β Lyrae | Lähellä olevat komponentit ovat deformoituneet vuorovesien voimien vaikutuksesta |
W Ursae Majoris | Komponentit melkein kosketuksissa |
Kataklysmaattinen vaihteleva tähti näkee kirkkautensa kehittyvän äkillisesti, yleensä useilla suuruuksilla äärimmäisen väkivaltaisten fyysisten ilmiöiden seurauksena.
Joissakin binäärisysteemeissä kaksi tähteä ovat niin lähellä toisiaan, että massiivisemman tähden painovoima vetää osan aineesta pois parista. Monissa tapauksissa tämä massa muodostaa kasvatuslevyn . Näitä järjestelmiä kutsutaan vuorovaikutteiseksi binaarijärjestelmäksi . Etäisyys, jonka alapuolella tämä tilanne voi esiintyä, vastaa tähden " Robeen lohkoa ", tämäntyyppisen järjestelmän teorian luoneen tähtitieteilijän Édouard Rochen mukaan.
Massiivisimmalla tähdellä tämän erilaisen koostumuksen ylimääräisen massan saapuminen voi laukaista ydinreaktiot, aiheuttaa erilaisia, joskus katastrofaalisia ilmiöitä. Klassinen novae , myös sanottu olevan toistuvia , ovat yksi näyttäviä muotoja tämän ilmiön, joka ilmenee voimakas vaihtelu kirkkaus. Kääpiö novaet ovat toinen kataklysmaattisten muuttujien luokka, jonka vähemmän näyttävät vaihtelut kirkkaudessa johtuisivat levyn kertymisnopeuden vaihteluista.
Kirkkauden vaihtelut voivat esiintyä myös muissa kuin näkyvissä olevissa sähkömagneettisen spektrin osissa , erityisesti röntgensädealalla . Binaariseksi X kutsutuissa järjestelmissä, jotka koostuisivat normaalista tai elämän lopputähdestä , jota kutsutaan toissijaiseksi tähdeksi ja kompaktiksi tähdeksi, kuten valkoiseksi kääpiöksi , neutronitähdeksi tai jopa mustaksi aukoksi , jota kutsutaan ensisijaiseksi tähdeksi ; toissijaisen tähden aineen ja primaaritähden voimakkaan painovoimakentän vuorovaikutus tuottaa valtavan määrän energiaa, joista osa tulee meille röntgensäteinä.
Tyyppi | Kommentti |
---|---|
Nova | Räjähdys vedyn fuusion seurauksena valkoisen kääpiön pinnalla |
Toistuva Nova | Tähti, jolla on ollut ainakin kaksi nova-tyyppistä räjähdystä |
Magneettinen kataklysminen muuttuja | Binaarijärjestelmä, jossa valkoisella kääpiöllä on voimakas magneettikenttä |
Olen Herculis | Magneettinen kataklysmaattinen muuttuja, jossa valkoisen kääpiön magneettikenttä synkronoi kiertonsa kiertoradan ajanjakson kanssa ja luo seuralaiselta tulevan kasvun "käytävän" |
DQ Herculis | Samanlainen kuin AM Herculis -tyyppinen muuttuja, ilman synkronointia |
AM Canum Venaticorum | Erityinen kataklysmisen muuttujan tyyppi, jossa molemmat tähdet ovat valkoisia kääpiöitä |
SW Sextantis | Erityinen ei-magneettinen kataklysminen muuttuja |
U Geminorum | Binaarijärjestelmä, jossa yksi tähdistä ylittää Roche-lohkonsa |
SS Cygni | U Geminorumin alaluokka |
SU Ursae Majoris | U Geminorumin alaluokka esittelee lisäksi erittäin voimakkaita välähdyksiä |
Z Camelopardalis | U Geminorumin alaluokka, jossa tähden kirkkaus voi pysyä vakiona kauan salaman jälkeen |
Symbioottinen tähti | Binaarijärjestelmä, joka esittää aineen siirron yhdestä komponentista toiseen tähtien tuulen tai koronaalisen poiston avulla |
Z Andromedae | Symbioottinen tähti, jossa yksi erittäin kuumista komponenteista ionisoi osan toisen kaasuvaipasta |
Binaarinen X | Teoreettinen kaksoistähti, jonka muodostavat musta aukko ja neutronitähti |
Supernova | Massiivisen tähden väkivaltainen loppu räjähdyksen jälkeen. Luokiteltuna kataklysmisiksi muuttujiksi, tämä ei ole ulkoinen muunnos. |
Muuttuva tähti DI Cha
Muuttuva tähti RS Puppis