RR Lyrae — pulsuojanti kintamoji žvaigždė ir rutulinių spiečių standartinė žvakė
RR Lyrae – pulsuojanti kintamoji žvaigždė, rutulinių spiečių standartinė žvakė: pulsacijos, trumpi periodai, istorija ir reikšmė atstumų Paukščių Tako tyrimams.
RR Lyrae yra pulsuojanti kintamoji žvaigždė Lyros žvaigždyne ir yra žinomos RR Lyrae tipo kintamųjų prototipas. Jos pulsacijos ciklas trunka apie 13 valandų 36 minutes; kiekvienos radialinės pulsacijos metu žvaigždės spindulys kinta apytiksliai nuo 5,1 iki 5,6 Saulės spindulio, o tai lemia ryškius šviesio ir spektro pokyčius.
Fizika ir evoliucija
RR Lyrae tipo žvaigždės yra evoliucionavusios horizontinės juostos žvaigždės — jos degina helį branduolyje. Pulsacijos sukeliamos to paties pagrindinio mechanizmo (κ‑mechanizmo), kuris valdo ir Cefeidžių kintamuosius, tačiau RR Lyrae kilmė ir evoliucinis kelias skiriasi: tai seni, mažos masės, metalais vargingi „II populiacijos“ objektai. Spektrinės klasės paprastai A (retai F), jų paviršinė temperatūra keičiasi pulsacijos metu.
Šių žvaigždžių dabartinė masė yra maždaug 0,6–0,7 Saulės masės, tačiau jos išsivystė iš ankstesnių, šiek tiek didesnės pradinių masės (turn‑off) žvaigždžių — tipinis pradinės masės dydis senose žvaigždžių populiacijose yra apie 0,8 Saulės masės. Dėl mažesnio metalų kiekio RR Lyrae yra blausesnės nei Cefeidės, tačiau jas lengviau rasti rutuliniuose spiečiuose ir kituose senos populiacijos regionuose.
Tipai ir pulsacijos savybės
RR Lyrae klasifikuojamos pagal pulsacijos režimą:
- RRab — pulsuoja pagrindiniu (fundamentaliniu) režimu, turi asimetrišką šviesio kreivę ir ilgesnį periodą (~0,4–1,0 d); prototipas RR Lyrae priklauso šiai grupei.
- RRc — pulsuoja pirmuoju viršpulsavimo režimu, jų periodai trumpesni (~0,2–0,5 d) ir šviesio kreivės simetriškesnės.
- RRd — dvigubo režimo žvaigždės, kurios vienu metu pulsuoja pagrindiniu ir pirmuoju viršpulsavimu.
Daugelis RR Lyrae žvaigždžių rodo Blazhko efektą — ilgalaikį amplitudės ir fazės moduliavimą, kurio priežastys vis dar tiriamos.
Šviesis, periodas ir standartinė žvakė
RR Lyrae pulsuoja panašiai kaip Cefeidės kintamieji, todėl pulsacijos mechanizmas yra apskritai panašus. Tačiau RR Lyrae yra mažiau šviesios ir trumpesnio periodo žvaigždės: periodai dažniausiai trumpesni už vieną dieną, kartais siekia tik keletą valandų (periodų diapazonas maždaug 0,2–1,0 d, dažniausiai apie 0,3–0,7 d).
Vidutinė absoliutinė RR Lyrae žvaigždžių šviesis (V juostoje) yra apie +0,6…+0,8 magnitudės (dažnai cituojama ≈+0,75), o tai reiškia, kad jos spinduliuoja maždaug 40–50 kartų daugiau nei mūsų Saulė regimosios juostos atžvilgiu. Svarbu pabrėžti, kad absoliutinė šviesis silpnai priklauso nuo metalingumo: metalais vargingesnės (mažesnis [Fe/H]) RR Lyrae paprastai yra šiek tiek šviesesnės — todėl kalibracija, kurią naudojant jos tampa „standartinėmis žvakėmis“, turi įtraukti metalingumo korekciją.
Naudojimas astronomijoje
RR Lyrae žvaigždės dažnai aptinkamos rutuliniuose spiečiuose ir kitose senose zonoje Pieno keliui priklausančiose struktūrose. Dėl santykinai pastovaus absoliutinio šviesio ir aiškios periodų klasifikacijos jos yra vertingos kaip standartinės žvakės artimesniems atstumams — ypač Pieno keliui, palydoviniams dwarfų galaktikoms ir vietiniam Grupės regionui. Jas plačiai naudojant galima nustatyti spiečių ir senų žvaigždžių populiacijų atstumus bei cheminių savybių (metalingumo) pasiskirstymą.
Atstumo matavimai: RR Lyrae (prototipas)
RR Lyrae atstumas buvo ilgą laiką diskutuojamas, kol tikslūs paralaksės matavimai sumažino neapibrėžtumą. 2002 m. Hubble'o kosminis teleskopas atliko tikslius matavimus ir nustatė jos atstumą su maždaug 5 % paklaida. Rezultatas buvo 854 šviesmečiai (262 parsekas). Sudėjus su "Hipparcos" palydovo ir kitų šaltinių matavimais, gautas apytikslis 860 šviesmečių (260 parsekų) atstumo įvertinimas. Vėlesni Gaia misijos duomenys dar labiau sukonkretino paralaksės reikšmes ir patvirtino atstumų skalę, todėl ši prototipo žvaigždė kartu su kitomis lokale esančiomis RR Lyrae padėjo patikslinti period–šviesio kalibracijas.
Apibendrinant, RR Lyrae žvaigždės yra pagrindinis įrankis tyrinėjant senas žvaigždžių populiacijas, rutulinius spiečius ir vietinio kosminio apylinkės atstumus — jų periodai, spektrinės savybės ir jautrumas metalingumui leidžia gauti patikimus rezultatus Pieno kelio ir artimiausių galaktikų mastu.
Tipinė RR Lyrae šviesos kreivė
RR Lyrae kintamosios žvaigždės patenka į tam tikrą sritį Hercšprungo-Russelio diagramoje, kurioje spalva priklauso nuo ryškumo.
Klausimai ir atsakymai
K: Kokio tipo žvaigždė yra RR Lyrae?
A: RR Lyrae yra pulsuojanti kintamoji žvaigždė Lyros žvaigždyne. Ji yra kintamųjų žvaigždžių, vadinamų RR Lyrae kintamosiomis, modelis.
K: Kiek laiko trunka RR Lyrae pulsavimas?
A: RR Lyrae pulsuoja per trumpą 13 valandų 36 minučių ciklą.
K: Koks yra RR Lyrae spindulys, palyginti su Saulės spinduliu?
Atsakymas: Dėl kiekvienos radialinės pulsacijos žvaigždės spindulys kinta nuo 5,1 iki 5,6 Saulės spindulio.
K: Kur paprastai randamos tokios žvaigždės kaip RR Lyrae?
A: Šio tipo žvaigždės dažnai randamos rutuliniuose žvaigždynuose.
K: Kokio tipo ir masės yra šios žvaigždės?
A:RR Lyrae ir jos tipo žvaigždės yra pulsuojančios A (ir retai F) spektrinės klasės žvaigždės, kurių masė yra maždaug pusė Saulės masės.
K: Kaip jos skiriasi nuo cefeidinių kintamųjų?
A:RR Lyros pulsuoja panašiai kaip Cefeidžių kintamieji, todėl manoma, kad pulsacijos mechanizmas panašus, tačiau, kitaip nei Cefeidės, jos yra senos, mažos masės, metalų neturinčios "II populiacijos" žvaigždės, kurios vidutiniškai šviečia daug mažiau nei Cefeidės.
K: Kaip 2002 m. buvo nustatytas jų atstumas?
A: 2002 m. jų atstumas buvo nustatytas su 5 % paklaida, naudojant "Hubble" kosminio teleskopo matavimus kartu su "Hipparcos" palydovo ir kitų šaltinių matavimais; taip nustatytas 860 šviesmečių (260 parsekų) atstumas.
Ieškoti