天琴座RR型变星
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天琴座RR型变星是周期变星,通常在球状星团中发现,因此也称为星团变星。它被用做测量星系距离的标准烛光,是宇宙距离尺度阶梯的一部分。这类变星是以其原型,也是最亮的例子,天琴座RR命名。
天琴座RR型变星是脉动的水平分支恒星,光谱类型为A或F,质量约为太阳的一半。它们原本的质量与太阳相似,大约是0.8太阳质量的恒星,在经历红巨星分支阶段时甩掉了部分的质量。
在现代天文学中,周期-光度关系使它们成为合适的标准烛光,可以量测相对较近,特别是银河系和本星系群内天体的距离。他们也是研究球状星团和老年恒星化学(和量子力学)性质的常见课题。
发现和识别
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在对球状星团的调查中,特别是爱德华·皮克林的调查,这些"星团类型"的变星在1890年代中期被迅速识别出来。在星团外发现并被确认的第一颗天琴座RR型变星,可能是雅各布斯·卡普坦在1890年发现的天兔座U。原型恒星的天琴座RR在1899年之前就被威廉敏娜·弗莱明检出,皮克林在1990年的报告中指出,"它与星团类型的变星无法区分"。
从1950年至1930年,由于其周期较短、化学性质差异、与在星系中不同的位置,这一类型越来越被接受为与经典造父变星不同类的变星。天琴座RR型变星是贫金属的第二星族星[1]
由于天琴座RR型变星本质的光度微弱,很难在银河系以外的星系中观察到。事实上,沃尔特·巴德因为未能在仙女座星系中找到它们,使他怀疑该星系比预测的远得多,而考虑重新校准造父变星,并提出星族的概念[1]。在1980年代,普里切特(Pritchet)和范登伯格(van den Bergh)使用加法夏望远镜才在仙女座星系的晕中发现天琴座RR型变星[2];最近也在它的球状星团中发现[3]。
分类
S.I.贝利根据天琴座RR型变星的亮度曲线形状,将这种变星分成三种主要的类型[1]:
- Rrab:是最常见的,亮度急遽上升的典型天琴座RR型变星,占所有观察到的91%。
- RRc:不太常见,周期较短,光变曲线更接近正弦,占观察到的9%
- RRd:非常罕见,占比小于1%[4],并且其中30%与RRab和RRc不同,是双模脉冲星。
分布
天琴座RR型变星因为与球状星团有很强(但不是唯一)的关联性,所以早先被称为"星团变星";相较之下,在球状星团中已知的变星有80%是天琴座RR型变星[5]。天琴座RR型变星在星系所有的纬度上都能被发现,相对于经典造父变星只与星系的盘面相关联。
有时,许多的天琴座RR型变星会与造父变星结合在一起;在1980年代,在球状星团中大约已经发现1,900颗。有些估计认为在银河系中大约有8,500颗[1]。
虽然,联星在恒星中很常见,但很少观测到成对的天琴座RR型变星[6]。
性质
天琴座RR型变星的脉动方式类似于造父变星,但这两类恒星的性质和历史被认为相当不同。像所有在造父不稳定带上的变星,当电离氦的明度随温度变化时,脉动是由Κ机制引起的。
天琴座RR型变星是老年、相对质量较低、第二星族星,通常与第二型造父变星,室女座W型变星和武仙座BL型变星一起;经典造父变星是高质量的第一星族星。天琴座RR型变星比造父变星更为常见,但发光程度低很多。天琴座RR型变星的平均绝对星等大约是 +0.75等,只比我们的太阳亮40或50倍[7]。它们的周期短,通常不到一天,有些只有7小时左右。一些天琴座RRab型变星,包括天琴座RR本身,呈现出伯拉兹科效应,在其中有一个明显的相位和振幅的调制[8]。
周期-亮度关系
不同于造父变星,天琴座RR型变星在可见光的波长上并不严格的遵循周期-光度关系,然而在红外线的K波段却很严谨[9]。它们通常使用周期-颜色关系进行分析,例如使用Wesenheit函数。通过这种方法,尽管在金属量、微弱性、和综合性的影响尚存在着困惑,但它们依然可以做为测量距离的标准烛光。综合的效果会影响到在球状星团核心附近采样的天琴座RR型变星,因为球状星团的恒星密度相当大,以至于在低分辨率的观测中,多颗(未解析)的恒星可能会被显示为单颗的目标。因此,那些看似单独的恒星(例如,天琴座RR型变星),因为那些未被解析出的恒星,而错误的被测量得过于明亮。因此而计算出来的距离会是错误的。有些研究人员认为,综合效应可能会给宇宙距离阶梯带来系统性的不确定性,并可能影响到估计宇宙年龄的哈伯常数[10][11][12]。
最近的发展
哈伯太空望远镜已经确定了仙女座星系的球状星团中,有几颗疑似天琴座RR型变星的候选者[13],并且测量了原型星,天琴座RR的距离[14]。
天琴座RR本身就在开普勒太空望远镜的视野范围内。因此,开普勒太空望远镜扩大了覆盖的范围,并提供了准确的光度测量[15]。
盖亚任务预计将通过提供大量此类恒星的均质光谱资讯,大大提高对天琴座RR型变星的了解[16]。
相关条目
参考资料
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外部链接
- APOD M3: Inconstant Star Cluster(页面存档备份,存于互联网档案馆) four-frame animation of RR Lyrae variables in globular cluster M3
- Animation of RR Lyrae-Variables in globular cluster M15(页面存档备份,存于互联网档案馆)
- Animation with the variable stars RR Lyrae in the center area of the globular cluster M15
- RR Lyrae stars(页面存档备份,存于互联网档案馆)
- AAVSO Variable Star of the Season - RR Lyrae(页面存档备份,存于互联网档案馆)
- OGLE Atlas of Variable Star Light Curves - RR Lyrae stars
延伸阅读
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