造父变星为何亮度能变化(造父变星的光变周期)

导语：知识科普：亮度时常变化的恒星 造父变星

一类高光度周期性脉动变星,也就是其亮度随时间呈周期性变化.因典型星仙王座δ 而得名.仙王座δ星最亮时为3.7星等,最暗时只有4.4星等,这种变化很有规律,周期为5天8小时47分28秒.这称作光变周期.这类星的光变周期有长有短,但大多在1至50天之间,而且以5至6天为最多.

由于我国古代将“仙王座δ”称作“造父一”,所以天文学家便把此类星都叫做造父变星.人们熟悉的北极星也是一颗造父变星.科学家们经过研究发现,这些变星的亮度变化与它们变化的周期存在着一种确定的关系,光变周期越长,亮度变化越大.人们把这叫做周光关系,并得到了周光关系曲线.以后在测量不知距离的星团、星系时,只要能观测到其中的造父变星,利用周光关系就可以将星团、星系的距离确定出来.因此,造父变星被人们誉为“量天尺”.

在赫罗图中,大部分脉动变星位于一个狭长的不稳定带上.造父变星位于这个不稳定带的上部,光谱型为F到K型.造父变星的半径变化幅度不大,约为5%-10%,光度变化主要来自表面温度的变化,且与半径的变化位相相反,即半径最大时光度最小,半径最小时光度最大.

当恒星演化到一定阶段,内部会出现不稳定性,引力和辐射压力会失去平衡,外部包层会出现周期性的膨胀和收缩,但这个脉动不涉及恒星的核心.在正常情况下,恒星的不透明度κ与密度成正比,与温度的3.5次方成反比.当恒星的半径减少时,密度增加,温度升高,不透明度降低,导致能量的释放,使膨胀幅度减小.但造父变星在脉动初期,恒星包层中存在氦的部分电离区,半径减小时,温度基本不变,导致不透明度反而增加,能量吸收,半径进一步减小.这就使得脉动的幅度越来越大.

恒星在演化过程中,在赫罗图上可能数次穿越不稳定带,在正常恒星和造父变星之间不断转换

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