A csillagászatban a változó csillag, vagy ellipszis alapján egy változó - korábban változó csillag vagy változó csillag - olyan csillag, amelynek fényereje - fényessége - hosszabb vagy rövidebb periódusokban változik ( ilyenekként csillagvariációról beszélünk ).
Míg a legtöbb csillag szinte állandó fényerővel rendelkezik, mint például a Nap, amelyen gyakorlatilag nincs mérhető változás (kb. 0,1% egy 11 éves ciklus alatt), egyes csillagok fényereje észrevehetően változik bizonyos időszakokban, sokkal rövidebb időkben.
Lauri Jetsu et al. , A Helsinki Egyetem , a kairói naptár , egyiptomi papirusz kelt 1271-ben , hogy 1163- BC. AD a legrégebbi történelmi dokumentum, amely szabad szemmel közli a változó csillag megfigyeléseit .
A modern időkben, a változás a fényerő egyes csillagok fedezték fel XVI th század folyamán a megjelenése a szupernóva a 1572 által Tycho Brahe és megfigyeljük a növekvő és folyamatosan csökkent, a csillogás a csillag Mira (o Ceti ) a 1596 . A megfigyelő műszerek fejlődésével egyre több változó csillagot fedeztek fel; Jelenleg a katalógusok , amelyek közül a legfontosabb a Változó Csillagok Általános Katalógusa , több mint 40 000 változó vagy feltételezett csillagot tartalmaznak.
Eredetileg a csillagok fényerejét vizuálisan határozták meg, összehasonlítva egy csillagot a szomszédaival. Később a fotográfia fejlődése lehetővé tette ezen fényességek összehasonlítását egy fényképészeti lemezen . Jelenleg pontosan mérik fotoelektromos detektorral vagy CCD kamerával .
Ezeket a fényességeket egy grafikonnak nevezzük, amelyet fénygörbének nevezünk, amely a nagyságot az idő függvényében ábrázolja . Ez a grafikon lehetővé teszi a variációk amplitúdójának és periódusának meghatározását . Ezeknek a fénygörbéknek a rögzítése az egyetlen olyan csillagászati terület, ahol az amatőrök valóban segítséget nyújthatnak a szakembereknek, vagy akár valódi kutatásokat végezhetnek.
Szigorúan véve minden csillag változó, mert szerkezetük és fényességük az evolúciójukkal együtt változik , de általában ezek a változások nagyon lassúak. Bizonyos evolúciós fázisokban azonban a változások rendkívül gyorsak vagy időszakosak lehetnek, például bizonyos csillagok külső rétegének lüktetése. A fényerő egyéb apró eltéréseit a csillag felületének forró vagy hideg foltjai okozhatják, amelyek megjelennek és eltűnnek, amikor a csillag önmagán forog. Emiatt a Nap nagyon gyengén változó csillag a napfoltok miatt , és nagyon valószínű, hogy a legtöbb csillag hasonló foltokkal rendelkezik.
A változó csillagokat két nagy csoportba sorolják, amelyek önmagukban alcsoportok sokaságára oszlanak, és általában az őket jellemző csillag nevét viselik:
Ezek olyan csillagok, amelyek fényességének változásait a csillag szerkezetének változásai okozzák. Egy belső változó csillag viselkedésétől függően különböző típusokhoz kapcsolható:
Pulzáló változókA lüktető csillagok tartalmazzák a változók nagy részét. Ezek a csillagok periodikusan változnak térfogatukban: periodikusan megduzzadnak és zsugorodnak, befolyásolva fényességüket és spektrumukat. A pulzációkat általában radiális impulzusokra osztják szét , ahol az egész csillag megduzzad és összezsugorodik, valamint a nem radiális impulzusokra , ahol a csillag egyik része megduzzad, míg a másik része zsugorodik. Egyes tudósok úgy tekintenek, hogy a nem sugárirányú impulzusok minden esetet lefednek, a radiális pulzáció különleges eset, de kényelmesnek tekinteni őket kölcsönösen kizárónak, mivel a csillagok általában egyik vagy másik típusban változnak.
A lüktetés típusától és a csillagban elfoglalt helyétől függően van egy alapvető frekvencia vagy természetes frekvencia, amely meghatározza a csillag periódusát. A csillagok a magasabb frekvenciának, tehát rövidebb periódusnak megfelelő harmonikus vagy részleges rész szerint is pulzálhatnak . A lüktető változó csillagoknak néha csak egy jól meghatározott periódusa van, de gyakran több frekvenciával egyidejűleg pulzálnak, és összetett elemzésre van szükség a zavaró különálló periódusok meghatározásához . Bizonyos esetekben az impulzusoknak nincs meghatározott frekvenciájuk, ami véletlenszerű variációt okoz, amelyet sztochasztikusnak neveznek . A csillag belső terének pulzációjuk segítségével végzett vizsgálata aszterozeológia .
A csillag lüktetését kiegyensúlyozatlan hajtóerő és visszacsatolási mechanizmus okozza. A lüktető változó csillagokban a hajtóerő a csillag belső energiája, amely általában magfúzióból származik , de egyes esetekben csak a kifelé terjedő energiát tárolja. A HR diagram bizonyos helyein , amelyek megfelelnek a hőmérséklet, a méret és a belső kémia bizonyos kombinációinak, a kimenő sugárzó energiaáramlás nagymértékben változik az anyag sűrűségétől vagy hőmérsékletétől függően, amelyen áthalad. Ha egy réteg átlátszatlansága magas, ez a réteg blokkolja a sugárzást, elnyeli azt, ezért forróbbá és duzzadóbbá válik. Amint a réteg megduzzad, végül lehűl, ionizációja csökken és átláthatóbbá válik a sugárzással szemben, lehetővé téve a további lehűlést, amíg lehűl ahhoz, hogy sűrűbbé váljon és visszahulljon a csillagba, és ezáltal növelje a sugárzását. , rendszeres lüktetést okozva. Ez általában akkor történik, amikor az anyag ionizációs szintje megváltozik, például az instabilitási sáv sárga csillagaiból származó hélium ionizálásával .
Az impulzus tágulási fázisát a belső energiaáramlás blokkolása okozza nagy opacitású anyagokkal, de ennek látható impulzusok létrehozásához a csillag egy bizonyos mélységében kell bekövetkeznie. Ha a tágulás konvektív zóna alatt történik, akkor a felületen nem lesz látható változás. Ha a tágulás túl közel megy a felszínhez, akkor a helyreállító erő túl gyenge lesz a pulzáció kialakításához. A helyreállító erő létrehozásának az összehúzódás fázisa egy pulzálás lehet nyomást, ha a pulzációs előfordul egy nem degenerált réteg található mélyen a csillag, és ezt nevezzük egy akusztikus pulzálás vagy nyomás üzemmódban , röviden: p módban . Más esetekben a helyreállító erő egyszerű gravitáció, és ezt g-módnak nevezzük . A lüktető változó csillagok csak e két mód egyikében pulzálnak.
| típus | Időszak | Változás (nagyságrendben) | Megjegyzés |
|---|---|---|---|
| Cepheid | 1-70 nap | Szoros kapcsolat a periódus és a fényesség között | |
| Klasszikus Cepheid | 1-70 nap | Cepheid az I. populáció csillagával | |
| II. Típusú cefeid | 1-70 nap | Cepheid a II. Populáció csillagával | |
| BL Herculis | 1-4 nap | Cepheid II típusú altípus | |
| W Virginis | 10-20 nap | Cepheid II típusú altípus | |
| RV Tauri | 30–150 nap | A II. Típusú cepheid altípusa, amely két egymást követő minimumot mutat be | |
| Mira | 80 a 1000 nap | 2,5–11 | Rendkívül pontos periódus és variáció |
| RR Lyrae | 0,05-1,2 nap | 0,3–2 | |
| α Cygni | 5-10 nap | <0,1 | Nem radiális pulzációk |
| δ Scuti | 0,25-5 óra | 0,003-0,9 | |
| β Cephei | 3,5-6 óra | 0,1 - 0,3 | |
| Félig szabályos | 20 a 2000 nap | változó | Olyan óriások vagy szuperóriások, amelyek fényerőváltozása, anélkül, hogy rendszertelen lenne, nem nagyon kiszámítható |
A változó csillagok forgás alapján úgy látják, hogy fényességük a felületükön sötét vagy világos foltoktól függ. Így amikor a csillag önmagára fordul, többé-kevésbé fény jut el hozzánk.
| típus | Időszak | Változás (nagyságrendben) |
Megjegyzés |
|---|---|---|---|
| α 2 Canum Venaticorum | 0,5-160 nap | 0,01-0,1 | Erős mágneses mezővel rendelkező csillagok |
| Draconis által | 1 órától 120 napig | 0,01-0,5 | Néha kiütés |
| Ellipszoid | <0,2 | A bináris csillagok olyan közel vannak, hogy eltorzulnak | |
| FK Comae Berenices | Néhány nap | 0,01-0,1 | Óriási gyorsan forgó csillagok |
| SX Arietis | 0.1 | Forró csillagok erős mágneses mezővel és hélium- egyensúlyhiánnyal |
Az eruptív változó csillag tartós aktivitást tapasztal kromoszférájában vagy koronájában, amely olyan fényváltozásokat okoz, amelyeket nem lehet megjósolni, és amelyekhez erős csillagszél vagy anyagkidobás társulhat. A kiütéses változók fő típusai:
| típus | Megjegyzés |
|---|---|
| FU Orionis | Anyagkiadások, több nagyságrendű fokozatos variációk több hónap alatt |
| γ Cassiopeiae | Gyors forgás, a gyűrűk vagy az anyaghéjak kidobása |
| γ Orionis | |
| R Coronae Borealis | Szupergiant , csökkentett fényerő, amelyet a széntartalmú anyagok kidobása okoz |
| RS Canum Venaticorum | |
| S Doradus | Nagyon élénk kék szuperóriás |
| T Tauri | Nagyon fiatal csillagok, szinte formálódnak |
| UV Ceti | Narancs vagy sárga csillag, több nagyságrendű variáció néhány másodperc alatt |
| Wolf-Rayet csillag | Forró és hatalmas csillagok az evolúció előrehaladott szakaszában |
| YY Orionis |
Az extrinsic változó csillagok fényességének változása, amelyet a földi megfigyelő észlelt, a csillagon kívüli oknak és nem a tulajdonságainak megváltoztatásának köszönhető.
Optikai változó (vagy napfogyatkozás)Az extrinsic variabilitás fő oka egy másik csillag jelenléte a főcsillag körül, kettős csillagot alkotva . Bizonyos szögből nézve a két csillag egyike szabályos időközönként elhomályosíthatja a másikat, ami a teljes fényesség csökkenését okozza. Vannak olyan napfogyatkozási változók is, amelyek változékonysága egy társbolygó jelenlétének köszönhető .
| típus | Megjegyzés |
|---|---|
| Algol | Gömb alakú alkatrészek |
| β Lyrae | Az árapályerők által deformált közeli alkatrészek |
| W Ursae Majoris | Az alkatrészek szinte érintkezésben vannak |
A kataklizmatikusan változó csillag fényereje hirtelen, általában több nagyságrendben, rendkívül erőszakos fizikai jelenségek következtében fejlődik.
Egyes bináris rendszerekben a két csillag olyan közel van egymáshoz, hogy a nagyobb tömegű csillag gravitációs ereje elhúzza az anyag egy részét párjától. Sok esetben ez a tömeg képezi az akkumulációs lemezt . Ezeket a rendszereket kölcsönhatásban lévő bináris rendszernek nevezzük . A távolság, amely alatt ez a helyzet bekövetkezhet, megfelel a csillag „ Roche lebenyének ”, állítja Édouard Roche , a csillagász, aki megalkotta az effajta rendszer elméletét.
A legnagyobb tömegű csillagon ennek a különböző összetételű további tömegnek a megérkezése a nukleáris reakciók kiváltásával különféle jelenségeket okozhat, néha kataklizmát. A szintén visszatérőnek mondott klasszikus novae ennek a jelenségnek egyik leglátványosabb formája, amely a fényerő intenzív variációiban nyilvánul meg. A törpe novae a kataklizmatikus változók egy másik kategóriája, amelynek kevésbé fényes fényváltozását a korong akkréciós sebességének változása okozná.
A fényerő változása az elektromágneses spektrumnak a láthatótól eltérő részein is előfordulhat , különösen a röntgensugarak területén . A bináris X nevű rendszerekben, amelyek egy normális vagy életciklus végén lévő csillagból , másodlagos csillagból és egy kompakt csillagból állnának, mint például egy fehér törpe , egy neutroncsillag vagy akár egy fekete lyuk , az elsődleges csillag ; a másodlagos csillag anyagának és az elsődleges csillag intenzív gravitációs mezőjének kölcsönhatása hatalmas mennyiségű energiát termel, amelyek egy része röntgensugarak formájában érkezik hozzánk.
| típus | Megjegyzés |
|---|---|
| Nova | Robbanás a fehér törpe felületén lévő hidrogén fúziója következtében |
| Ismétlődő Nova | A csillag legalább két nova típusú robbanást mutatott be |
| Mágneses kataklizma változó | Bináris rendszer, ahol egy fehér törpe erős mágneses térrel rendelkezik |
| AM Herculis | Mágneses kataklizmatikus változó, ahol a fehér törpe mágneses tere szinkronizálja a forgását a keringési periódusával, és a társától származó akkréció "folyosóját" hozza létre. |
| DQ Herculis | Hasonló egy AM Herculis típusú változóhoz, szinkronizálás nélkül |
| AM Canum Venaticorum | Különleges típusú kataklizmatikus változó, ahol mindkét csillag fehér törpe |
| SW Sextantis | A nem mágneses kataklizma változó speciális típusa |
| U Geminorum | Bináris rendszer, ahol az egyik csillag meghaladja Roche-lebenyét |
| SS Cygni | Az U Geminorum alkategóriája |
| SU Ursae Majoris | Az U Geminorum alkategóriája, amely emellett nagyon erős villanásokat mutat be |
| Z Camelopardalis | Az U Geminorum alkategóriája, ahol a csillag fényereje hosszú ideig villanás után is állandó maradhat |
| Szimbióta csillag | Bináris rendszer, amely az anyag egyik komponensről a másikra történő átvitelét mutatja csillagszél vagy koronakidobás útján |
| Z Andromedae | Szimbiotikus csillag, ahol az egyik nagyon forró komponens ionizálja a másik gázburkolatának egy részét |
| Bináris X | Elméleti kettős csillag, amelyet egy fekete lyuk és egy neutroncsillag alkot |
| Szupernóva | Egy hatalmas csillag erőszakos vége robbanását követően. Kataklizmás változóként osztályozva ez nem külső variáció. |
Változó csillag DI Cha
Változó csillag RS Puppis