Пульсации звёзд
Пульсации звёзд
Ю.А. ФАДЕЕВ, доктор физико-математических наук
Институт астрономии РАН
Подобно многим физическим объектам звезды способны
совершать колебания около состояния равновесия. В простейшем случае это
сферически-симметричные пульсации, когда все элементы вещества, находящиеся на
одном расстоянии от центра звезды, смещаются вдоль радиуса синхронно. Такие
движения называют радиальными пульсациями.
К радиально пульсирующим звездам относятся переменные
типа дельта Цефея (классические цефеиды), RR Лиры, W Девы, RV Тельца и о Кита
(мириды). Главная особенность строения этих звезд - более 90% их массы
сосредоточено в компактном ядре, радиус которого не превосходит одной десятой
радиуса звезды. В зависимости от типа радиапьно пульсирующей переменной
поверхностные слои смещаются в ходе пульсационного цикла на расстояние,
составляющее от одной десятой (переменные типа дельта Цефея) до половины
(переменные типа W Девы и RV Тельца) радиуса звезды. Таким образом, при
радиальных пульсациях движениями охвачена значительная часть объема звезды,
однако масса пульсирующих слоев по сравнению с массой звезды невелика. Скорость
движения вещества вблизи поверхности составляет несколько десятков километров в
секунду. Во внешних слоях мирид и переменных типа RV Тельца ускорение силы тяжести
столь незначительно, что при такой скорости часть газа безвозвратно
выбрасывается в окружающее пространство. Истечение вещества из атмосфер
пульсирующих звезд обнаруживается наблюдениями в инфракрасном диапазоне спектра
по присутствию мельчайших пылевых частиц, конденсирующихся в истекающем от
звезды газе.
В звездах возможны и более сложные, нерадиальные
колебания. Как и при радиальных пульсациях, вещество при этом смещается вдоль
радиуса, однако фаза смещения зависит также и от координат точки на поверхности
движущегося слоя. В результате поверхностные слои не-радиально пульсирующей
звезды разделяются на отдельные участки, в одних вещество движется от центра
звезды, в других - в противоположном направлении. Наиболее известные
представители нерадиапьно пульсирующих звезд - переменные типа дельта Щита и
бета Цефея. В отличие от радиально пульсирующих звезд, переменность блеска
которых обусловлена одновременными циклическими изменениями радиуса и
температуры всей поверхности звезды, при нерадиальных пульсациях изменения
потока излучения связаны с вариациями температуры отдельных участков
поверхности звезды. Поэтому суммарная амплитуда изменения блеска нерадиально
пульсирующей звезды не велика и как правило не превосходит сотых долей звездной
величины. Именно по этой причине подавляющее большинство неради-ально
пульсирующих звезд было обнаружено лишь в последние годы благодаря
значительному прогрессу в методах звездной фотометрии и спектроскопии.
ПУЛЬСИРУЮЩИЕ ЗВЕЗДЫ НА ДИАГРАММЕ ГЕРЦШПРУНГА-РЕССЕЛА
Положение звезды на диаграмме Герцшпрунга-Рессела в
значительной степени определяет ее эволюционный статус, т.е. принадлежность к
группе звезд одного возраста t и близких по значениям массы М, светимости L,
поверхностной температуры Т и содержания химических элементов. В настоящее
время поверхностная температура звезд уверенно измеряется методами
спектрального анализа, в то время как светимость известна недостаточно
вследствие неопределенности в расстояниях до звезд. Для пульсирующих переменных
проблема местонахождения звезды на диаграмме Герцшпрунга-Рес-села существенно
упрощается, поскольку можно использовать дополнительные сведения: период
пульсаций, амплитуда и форма кривой блеска, характерное поведение отдельных
спектральных линий в течение пульса-ционного цикла.
Первое, что бросается в глаза при рассмотрении
пульсирующих звезд на диафамме Герцшпрунга-Рессела, - существование полосы, в
пределах которой размещены наиболее известные и многочисленные группы
пульсирующих переменных. В верхней части этой полосы расположены радиально
пульсирующие гиганты...
Пульсирующие переменные звезды на диаграмме Герцшпрунга-Рессела.
Зеленая полоса - главная последовательность, синяя и красная штриховые линии -
границы полосы пульсационной неустойчивости, сплошные черные линии -
эволюционные треки звезд с массой 2 Mo, 5 Mo и 12Mo, штрих-пунктирная линия -
эволюционный трек звезды после сброса водородной оболочки на стадии красного
гиганта. Стрелками указано направление движения вдоль трека. По горизонтальной
оси отложен логарифм поверхностной температуры звезды Т, по вертикальной оси -
логарифм светимости звезды L, выраженной в единицах светимости Солнца Lo.
Список литературы
Для подготовки данной работы были использованы
материалы с сайта http://ziv.telescopes.ru