Мінлива зірка

Мінлива зірка - зірка, блиск якої змінюється з часом в результаті відбуваються в її районі фізичних процесів. Строго кажучи, блиск будь-якої зірки міняється з часом в тій чи іншій мірі. Наприклад, величина виділеної Сонцем енергії змінюється на 0,1% протягом одинадцятирічного сонячного циклу, що відповідає зміні абсолютної зоряної величини на одну тисячну. Змінної називається зірка, зміни блиску якої були надійно виявлені на досягнутому рівні наглядової техніки. Для віднесення зірки до розряду змінних достатньо, щоб блиск зірки хоча б одного разу зазнав зміна.

Змінні зірки сильно відрізняються один від одного. Зміни блиску можуть носити періодичний характер. Основними наглядовими характеристиками є період, амплітуда змін блиску, форма кривої блиску і кривою променевих швидкостей.

Причинами зміни блиску зірок можуть бути: радіальні і нерадіальними пульсації, хромосферні активність, періодичні затемнення зірок у тісному подвійній системі, процеси, пов'язані з перетіканням речовини з однієї зірки на іншу в подвійній системі, катастрофічні процеси такі як вибух наднової та ін ...

Не слід плутати змінність зірок з їх мерехтінням, яке відбувається через коливання повітря земної атмосфери. При спостереженні з космосу зірки не мерехтять.

1. Історія вивчення

Перша змінна зірка була визначена в 1638 році, коли Йоганн Хольварда зауважив, що зірка Омікрон Кіта, пізніше названа Мірою, пульсує з періодом в 11 місяців. До цього зірка була описана як нова астрономом Давидом Фабриціуса в 1596 р. Це відкриття, в поєднанні з спостереженнями наднових в 1572 р. і 1604 р., довело, що зоряне небо не є чимось вічно незмінним, як того вчили Аристотель та інші філософи давнини. Відкриття змінних зірок, тим самим, внесло свій вклад в революцію астрономічних поглядів, що сталася в шістнадцятому і початку сімнадцятого століття.

Другий змінної зіркою, яка була описана в 1669 р. Джемініано Монтанарі, стала затемнення мінлива Алголь. Вірне пояснення причин її змінності було дано в 1784 році Джоном Гудрайк. У 1686 році астрономом Готфрідом Кірхи була виявлена ​​зірка Хі Лебедя (χ Cygni), а в 1704 році завдяки Джованні Маральді стала відома R Гідри (R Hydrae). До 1786 року було відомо вже 10 змінних зірок. Джон Гудрайк своїми спостереженнями додав до їх числа Дельту Цефея (δ Cephei) і Шеліак (β Lyr). З 1850 року кількість відомих змінних зір різко збільшилося, особливо з 1890 р., коли для їх виявлення стало можливим використання фотографії.

В останньому виданні Загального каталогу змінних зірок (2008) перераховано понад 46000 змінних зірок з нашої галактики, а також 10000 з інших галактик і ще 10000 можливих змінних.

2. Каталоги змінних зір

3. Система позначень змінних зір

Сучасна система позначень змінних зірок є розвитком системи, запропонованої Фрідріхом Аргеландер в середині XIX століття. Аргеландер в 1850 р. запропонував іменувати ті змінні зірки, які не отримали ще свого позначення, буквами від R до Z в порядку виявлення в кожному сузір'ї. Наприклад, R Hydrae - перша за часом відкриття П. зірка в сузір'ї Гідра (сузір'я), S Hydrae - друга і т. д. Таким чином, було зарезервовано по 9 позначень змінних на кожне сузір'я, тобто 792 зірки. За часів Аргеландер такий запас здавався цілком достатнім. Проте, вже до 1881 року ліміт 9 зірок на сузір'я був перевершений, і Е. Хартвіг запропонував доповнити номенклатуру двох букв позначеннями за наступним принципом:

Наприклад RR Lyr. Втім, незабаром і ця система вичерпала в ряді сузір'їв всі можливі варіанти. Тоді астрономи ввели додаткові двубуквенние позначення:

З двубуквенних комбінацій виключена буква J щоб не плутати її з I в рукописному написанні. Лише тільки після того, як двубуквенная система позначень повністю себе вичерпала вирішено було використовувати просту нумерацію зірок з зазначенням сузір'я, починаючи з номера 335, наприклад V335 Sgr. Ця система використовується донині. Найбільше змінних зір виявлено в сузір'ї Стрільця. Примітно, що останнє місце в класифікації Аргеландер було зайнято в 1989 зіркою Z різця.

4. Класифікація змінних зір

За всю історію вивчення змінних зірок неодноразово робилися спроби створити їх адекватну класифікацію. Перші класифікації, засновані на малій кількості наглядової матеріалу в основному групували зірки за схожими зовнішнім морфологічними ознаками, таким як форма кривої блиску, амплітуда і період зміни блиску і ін Згодом, разом із збільшенням числа відомих змінних зір, збільшилася і кількість груп з подібними морфлогіческімі ознаками, деякі великі були розділені на ряд менших. Разом з тим, завдяки розвитку теоретичних методів, стало можливим проводити класифікацію не тільки за зовнішніми, які спостерігаються ознаками, а й по фізичним процесам, що призводить до того чи іншого виду змінності.

Для позначення типів змінних зірок використовують т. н. прототипи - зірки, чиї характеристики змінності приймаються за стандартні для даного типу. Наприклад, змінні зорі типу RR Lyr.

4.1. Система ГУОЗ

Наступне поділ змінних зірок на класи запропоновано ГУОЗ ( фр. Jean-Charles Houzeau de Lehaie ) В XIX в.:

1. Зірки, блиск яких безперервно збільшується або зменшується.
2. Зірки з періодичною зміною блиску.
3. * Зірки типу Світи Кіта - зірки з великими періодами і значними змінами яскравості.
4. * Зірки з досить швидким і правильним зміною блиску. Характерні представники β Lyrae, δ Cephei, η Aquilae.
5. * Зірки типу Алголя (β Persei). Зірки з дуже коротким періодом (два-три дні) і надзвичайної правильністю вимірювання яскравості, яке займає тільки незначну частину періоду. Решту часу зірка зберігає свій найбільший блиск. Інші зірки типу Алгол: λ Tauri, R Canis majoris, Y Cygni, U Cephei і т. д.
6. Зірки з неправильними змінами блиску. Представник - η Argus
7. Нові зірки.

4.2. Система класифікації, прийнята в ОКПЗ-3

В ОКПЗ-3 всі змінні зірки розділені на три великі класи: пульсуючі змінні, еруптивні змінні і затемнювані змінні. Класи поділяються на типи, деякі типи - на підтипи.

4.2.1. Пульсуючі змінні зірки

До пульсуючим змінним відносять ті зірки, змінність яких викликана процесами, що відбуваються в їх надрах. Ці процеси призводять до періодичного зміни блиску зірки, а разом з ним і інших характеристик зірки - температури поверхні, радіусу фотосфери і пр. Клас пульсуючих змінних ділиться на наступні типи:

Крива блиску зірки δ Цефея

1. Довгоперіодичні цефеїди (Cep) - зірки високої світності з періодами від 1 до ~ 70 діб. Поділяються на два підтипи:
   • Класичні цефеїди (Cδ) - цефеїди плоскої складової Галактики
   • Зірки типу W Діви (CW) - цефеїди сферичної складової Галактики
2. Повільні неправильні змінні (L)
3. Зірки типу Міри Кита (M)
4. Напівправильні змінні (SR)
5. Змінні типу RR Ліри (RR)
6. Змінні типу RV Тільця (RV)
7. Змінні типу β Цефея або типу β Великого Пса (βC)
8. Змінні типу δ Щита (δ Sct)
9. Змінні типу ZZ Кита - пульсуючі білі карлики
10. Магнітні змінні типу α Гончих Псів (αCV)

4.2.2. Еруптивні змінні зірки

До даного класу відносяться зірки, що змінюють свій блиск нерегулярно або один раз за час спостережень. Всі зміни блиску еруптивних зірок пов'язують з вибуховими процесами, що відбуваються на зірках, в їх околиці або з вибухами самих зірок. Цей клас змінних зірок ділять на два підкласи: неправильні змінні, пов'язані з дифузними туманностями, і швидкі неправильні, а також підклас нових і новоподібні зірок.

4.2.2.1. Неправильні змінні, пов'язані з дифузними туманностями, і швидкі неправильні

1. Змінні типу UV Кита (UV) - зірки спектрального класу d Me, які відчувають короткочасні спалахи значною амплітуди.
   • Зірки типу UVn - підтип зірок UV, пов'язаний з дифузними туманностями
2. Змінні типу BY Дракона (BY) - емісійні зірки пізніх спектральних класів, що показують періодичні зміни блиску з змінною амплітудою і мінливою формою кривої блиску.
3. Неправильні змінні (I). Характеризуються індексами a, b, n, T, s. Індекс a вказує на те, що зірка відноситься до спектрального класу OA, індекс b позначає спектральний клас FM, n символізує зв'язок з дифузними туманностями, s - швидку змінність, T описує емісійний спектр характерний для зірки T Тільця. Так позначення Isa присвоюється швидкої неправильної змінної раннього спектрального класу.

4.2.2.2. Нові та новоподібні зірки

1. Нові зірки (N)
   • Швидкі нові (Na)
   • Повільні нові (Nb)
   • Дуже повільні нові (Nc)
   • Повторні нові (Nr)
2. Новоподібні зірки (Nl)
3. Симбіотичні змінні типу Z Андромеди (ZAnd)
4. Змінні типу R Північної корони (RCB)
5. Змінні типу U Близнюків (UG)
6. Змінні типу Z Жирафа (ZCam)
7. Наднові зірки (SN)
8. Змінні типу S Золотої Риби (SD)
9. Змінні типу γ Кассіопеї (γC)

4.2.3. Затемнювані змінні зірки

До затемнення-змінним зіркам відносять системи з двох зірок, сумарний блиск яких періодично змінюється з часом. Причиною зміни блиску можуть бути затемнення зірок один одним, або зміна їх форми взаємної гравітацією в тісних системах, тобто змінність пов'язана зі зміною геометричних факторів а не з фізичної змінністю.

1. Затемнювані змінні типу Алгол (EA) - криві блиску дозволяють фіксувати початок і кінець затемнень; в проміжках між затемненнями блиск залишається практично постійним.

Крива блиску зірки β Ліри

1. Затемнювані змінні типу β Ліри (EB) - Подвійні зірки з еліпсоїдальної компонентами, безперервно змінюють блиск, в тому числі і в проміжку між затемненнями. Обов'язково спостерігається вторинний мінімум. Періоди, як правило більше 1 дня.
2. Затемнювані змінні типу W Великої Ведмедиці (EW) - контактні системи зірок спектральних класів F та пізніших. Мають періоди менше 1 дня і амплітуди зазвичай менші 0,8 ^m.
3. Еліпсоїдальної змінні (Ell) - подвійні системи, не показують затемнень. Їх блиск змінюється через зміну зверненої до спостерігача площі випромінюючої поверхні зірки.

4.3. Система класифікації, прийнята в ОКПЗ-4

За час, що минув між виходом третьої і четвертої редакцією ОКПЗ, збільшилася не тільки кількість наглядової матеріалу, але і його якість. Це дозволило ввести більш детальну класифікацію, впроваджуючи в неї уявлення про фізичні процеси, що викликають змінність зірок. Нова класифікація містить 8 різних класів змінних зірок.

1. Еруптивні змінні зірки - це зірки, що змінюють свій блиск в силу бурхливих процесів і спалахів в їх хромосфери і корони. Зміна світності відбувається зазвичай внаслідок змін в оболонці або втрати маси в формі зоряного вітру змінної інтенсивності та / або взаємодії з міжзоряним середовищем.
2. Пульсуючі змінні зірки - це зірки, що показують періодичні розширення і стиснення своїх поверхневих шарів. Пульсації можуть бути радіальними і нерадіальними. Радіальні пульсації зірки залишають її форму сферичної, в той час як нерадіальними пульсації викликають відхилення форми зірки від сферичної, а сусідні зони зірки можуть бути в протилежних фазах.
3. Обертові змінні зірки - це зірки, у яких розподіл яскравості по поверхні неоднорідне і / або вони мають нееліпсоідальную форму, внаслідок чого при обертанні зірок спостерігач фіксує їх змінність. Неоднорідність яскравості поверхні може бути викликана наявністю плям або температурних або хімічних неоднорідностей, викликаних магнітними полями, осі яких не збігаються з віссю обертання зірки.
4. Катаклізмічних (вибухові та новоподібні) змінні зірки. Змінність цих зірок викликана вибухами, причиною яких є вибухові процеси в їх поверхневих шарах (нові) або глибоко в їхніх надрах (наднові).
5. Затемнення-подвійні системи
6. Оптичні змінні подвійні системи з жорстким рентгенівським випромінюванням
7. Змінні з іншими символами
8. Нові типи змінних - типи змінності, відкриті в процесі видання каталогу і тому не потрапили у вже видані класи.

Клас 1 і 5 перетинаються - зірки з типами змінності RS і WR належать обом цим класам.

Докладний перелік типів змінних зірок у ОКПЗ

5. Сонце

Як відомо, наше Сонце теж не сяє зовсім рівномірно, а злегка змінює свою активність. Кожні 11 років на Сонці збільшується кількість плям і підвищується його активність. Зрозуміло, пульсації Сонця не йдуть ні в яке порівняння з пульсаціями цефеїд, а тим більше нових і наднових зірок. Тому, наше Сонце належить до постійних зірок.

6. Деякі відомі змінні зірки

• Алголь
• δ Цефея
• Денеб
• Миру
• Полярна зірка
• Бетельгейзе

Примітки