Függőségi periódus - fényerő

Függőségi periódus - fényesség ( eng.  periódus-fényesség reláció ) - egy lüktető csillagváltozó fényességét és pulzálási periódusát összekötő arány . A klasszikus kefeidák legismertebb kapcsolatát néha Leavitt törvényének is nevezik . [1] 1908-ban Henrietta Swan Leavitt fedezte fel, a kapcsolat lehetővé tette, hogy a cefeidákat standard gyertyákként használják galaktikus és extragalaktikus távolságok skálázására. [2] [3] [4] [5] [6] [7]

Történelem

Leavitt, a Radcliffe College -ban végzett, a Harvard Obszervatóriumban dolgozott számológépként ; fotólemezek elemzésével, csillagok fényességének mérésével és katalogizálásával foglalkozott. Az obszervatórium igazgatója, Edward Charles Pickering megbízta Leavittet a nagy és kis Magellán-felhők változócsillagainak tanulmányozásával , amelyeket a perui Harvard Obszervatórium állomásán figyeltek meg. Leavitt 1777 változócsillagot fedezett fel, amelyek közül 47-et a kefeidák közé sorolt. 1908-ban az Annals of the Harvard College Astronomical Observatory című folyóiratában publikálta az eredményeket , megjegyezve, hogy a nagy fényerejű cefeidák pulzálási periódusa hosszú. [10] E munka alapján Leavitt gondosan megvizsgálta a periódus és a fényesség közötti összefüggést a Kis Magellán-felhőből származó 25 cefeidából álló, 1912-ben publikált mintán. [8] Ezt a cikket Pickering nyújtotta be és írta alá, bár az első mondat azt jelezte, hogy a művet Miss Leavitt készítette.

Egy 1912-es tanulmányában Leavitt az objektumok nagyságát a korszak logaritmusának függvényében ábrázolta, és megállapította, hogy szerinte a fényesség maximumának és minimumának megfelelő pontokon keresztül két egyenes vonal húzható, azaz egy egyszerű kapcsolat a cefeidák nagysága és pulzálási periódusa között . [8] Ha azt az egyszerűsítő feltevést alkalmazzuk, hogy a Kis Magellán-felhő összes cefeidája megközelítőleg azonos távolságra helyezkedik el, az egyes csillagok látszólagos magnitúdója úgy tekinthető, hogy megfelel a távolsághoz kapcsolódó rögzített számmal eltolt abszolút nagyságnak. Ez a feltevés lehetővé tette Leavitt számára, hogy bemutassa, hogy a pulzációs periódus logaritmusa lineárisan összefügg az optikai tartomány átlagos cefeida fényerejének logaritmusával. [tizenegy]

Ugyanakkor a méretezési paraméter ismeretlen volt, mivel a Magellán-felhők pontos távolsága nem volt ismert. Leavitt reményét fejezte ki, hogy néhány cefeidáig meg lehet mérni a parallaxisokat; egy évvel az eredmények közzététele után Leavitt Einar Hertzsprung meghatározta a távolságot a Tejútrendszer több kefeidájától. Ezeket kalibrálásként használva meg lehetett határozni a távolságot bármely ismert pulzációs periódusú cefeidától. [tizenegy]

Az összefüggést Harlow Shapley használta 1918-ban a gömbhalmazok távolságának és a halmazokban lévő változócsillagok abszolút nagyságának meghatározására. Akkoriban még nem lehetett tudni, hogy a változócsillagok különböző típusaiban, általában cefeidáknak minősülnek, vannak különbségek. A különbséget Edwin Hubble is megerősítette az Androméda-galaxis körüli gömbhalmazokról szóló 1931-es tanulmányában . A problémára az 1950-es évekig nem sikerült megoldást találni, és egészen addig az időpontig nem mutatták ki, hogy a II. típusú kefeidák populációja szisztematikusan gyengébb, mint az I. típusú kefeidák. A halmazokban lévő változócsillagok ( RR Lyrae változók ) még gyengébbek. [12]

Arányok

A fényesség periódustól való függősége a lüktető változócsillagok több típusánál ismert: I. típusú kefeidák, II. típusú kefeidák, RR Lyrae csillagok, Mirák és más hosszú periódusú változócsillagok . [13]

Klasszikus kefeidák

A klasszikus kefeidák periódus-fényesség viszonyát a 20. század során számos csillagász kalibrálta, kezdve Hertzsprunggal. [14] A kalibrálás számos kihívást jelent; 2007-ben azonban Benedict és munkatársai egy robusztus kalibrációt készítettek, amely a Hubble által mért trigonometrikus parallaxison alapult 10, a Naphoz legközelebb eső cefeidán . [15] 2008-ban az ESO csillagászai meghatározták a Cepheid RS Puppis távolságát a csillagot beágyazó köd fényvisszhangjának 1%-án belül . [16] Ezt az eredményt azonban számos közlemény vitatja. [17]

Az első populációtípusba tartozó kefeidák esetében a következő összefüggés van a P pulzálási periódus és az átlagos abszolút csillagmagasság M v között, amelyet a Naphoz legközelebbi 10 cefeida trigonometrikus parallaxisának adataiból kapunk:

ahol P -t napokban mérik. [18] [15] A következő összefüggést is használhatja a kefeidáktól való d távolság kiszámításához :

[tizenöt]

vagy

[19]

I és V a látszólagos nagyság átlagos értéke a spektrum közeli infravörös és látható részén.

Befolyás

A klasszikus cefeidák (más néven I. populáció cefeidák vagy Delta Cephei változók) jól konzervált periódusú pulzációt tapasztalnak napoktól hónapokig. A cefeidákat Edward Pigott fedezte fel 1784-ben . Az első ilyen típusú objektum, amelyet felfedeztek, Eta Orla volt , [20] és néhány hónappal később John Goodryke fedezte fel a Delta Cephei-ben a változékonyságot, amely az ilyen típusú változócsillagok teljes osztályának a nevét adta. [21] A legtöbb cefeidák jellegzetes fénygörbe-mintázatát mutatják: a fényerő gyors növekedése és egy éles csúcs, amikor átmegy a fény csökkenésére.

A klasszikus cefeidák 4-20-szor nagyobb tömegűek, mint a Nap [22] , és akár 100 000 - szer fényesebbek is. [23] Az ilyen cefeidák F6-K2 spektrális osztályba tartozó élénksárga óriások és szuperóriások , és sugaruk akár 10%-kal is változhat pulzációs ciklusonként. [24]

Leavitt munkája a Magellán-felhők kefeidáiról vezetett a kefeidák fényessége és impulzusperiódusa közötti kapcsolat felfedezéséhez. Felfedezése lehetővé tette a csillagászoknak, hogy megmérjék a távolságot más galaxisoktól. Idővel cefeidákat fedeztek fel más galaxisokban, például az Androméda-galaxisban (Edwin Hubble, 1923-24), ami után világossá vált, hogy a "spirálködök" független galaxisok a Tejútrendszeren kívül. Leavitt felfedezése lehetővé tette Harlow Shapley-nek, hogy bemutassa, hogy a Nap nem a Galaxis középpontjában van, Edwin Hubble pedig bebizonyította, hogy a Tejút nincs a Világegyetem középpontjában. A csillagászat új szakasza kezdődött, amely az Univerzum szerkezetének és méreteinek tanulmányozásához kapcsolódik. [25] Hubble úgy vélte, hogy Leavitt munkásságáért megérdemelte a Nobel-díjat , [26] 1924 -ben jelölték a Svéd Tudományos Akadémia ösztöndíjára , de csak három évvel halála után. [27] [28] .

Jegyzetek

  1. ↑ Sloan Digital Sky Survey (2018. január 9.). A cefeidák évszázada: Két csillagász, száz év különbséggel, csillagokat használ az Univerzum mérésére . Sajtóközlemény . Az eredetiből archiválva : 2020. szeptember 20. Letöltve: 2019. szeptember 23 .
  2. ↑ Udalski, A.; Soszynski, I.; Szymanski, M.; Kubiak, M.; Pietrzynski, G.; Wozniak, P.; Zebrun, K. Az optikai gravitációs lencsés kísérlet. Cefeidák a Magellán-felhőkben. IV. Cefeidák katalógusa a nagy Magellán-felhőből  //  Acta Astronomica : folyóirat. - 1999. - 1. évf. 49 . - P. 223-317 . - . — arXiv : astro-ph/9908317 .
  3. ↑ Soszynski, I.; Poleski, R.; Udalski, A.; Szymanski, M.K.; Kubiak, M.; Pietrzynski, G.; Wyrzykowski, L.; Szewczyk, O.; Ulaczyk, K. Az optikai gravitációs lencsék kísérlete. Az OGLE-III változócsillagok katalógusa. I. Klasszikus kefeidák a nagy Magellán-felhőben  //  Acta Astronomica : folyóirat. - 2008. - Vol. 58 . - 163. o . — Iránykód . - arXiv : 0808.2210 .
  4. ↑ Freedman, Wendy L.; Madore, Barry F.; Gibson, Brad K.; Ferrarese, Laura; Kelson, Daniel D.; Sakai, Shoko; Mould, Jeremy R.; Kennicutt, Jr., Robert C.; Ford, Holland C.; Graham, John A.; Huchra, John P.; Hughes, Shaun M.G.; Illingworth, Garth D.; Macri, Lucas M.; Stetson, Peter B. A Hubble Űrteleszkóp kulcsfontosságú projektjének végső eredményei a Hubble-állandó mérésére  //  The Astrophysical Journal  : Journal. - IOP Publishing , 2001. - Vol. 553 , sz. 1 . - 47-72 . o . - doi : 10.1086/320638 . - Iránykód . - arXiv : astro-ph/0012376 .
  5. ↑ Tammann, G.A.; Sandage, A.; Reindl, B. The expansion field: the value of H 0  //  The Astronomy and Astrophysics Review : folyóirat. - 2008. - Vol. 15 , sz. 4 . - P. 289-331 . - doi : 10.1007/s00159-008-0012-y . - Iránykód . - arXiv : 0806.3018 .
  6. ↑ Majaess, DJ; Turner, főigazgatóság; Lane, DJ A galaxis jellemzői a kefeidák szerint  // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society  : folyóirat  . - Oxford University Press , 2009. - Vol. 398. sz . 1 . - 263-270 . - doi : 10.1111/j.1365-2966.2009.15096.x . - . - arXiv : 0903.4206 .
  7. ↑ Freedman, Wendy L.; Madore, Barry F.  A Hubble-konstans  // Astronomy and Astrophysics éves áttekintése : folyóirat. - 2010. - 20. évf. 48 . - P. 673-710 . - doi : 10.1146/annurev-astro-082708-101829 . - Iránykód . - arXiv : 1004.1856 .
  8. ↑ 1 2 3 Leavitt, Henrietta S.; Pickering, Edward C. 25 változócsillag időszaka a kis Magellán-felhőben  //  Harvard College Observatory Circular : Journal. - 1912. - 1. évf. 173 . - P. 1-3 . — Iránykód .
  9. ↑ Kerri Malatesta. Delta Cephei . American Association of Variable Star Observers (2010. július 16.). Letöltve: 2019. október 22. Az eredetiből archiválva : 2015. szeptember 6..
  10. ↑ Leavitt, Henrietta S. 1777 változók a Magellán-felhőkben // Annals of Harvard College Observatory. - 1908. - T. 60 . - S. 87-108 . — Iránykód .
  11. ↑ 1 2 Fernie, JD The Period–Luminosity Relation: A Historical Review  // Publications of the Astronomical Society of the Pacific  : folyóirat  . - 1969. - December ( 81. évf. , 483. sz.). - 707. o . - doi : 10.1086/128847 . - Iránykód .
  12. ↑ Baade, W. The Period-Luminosity Relation of the Cepheids  // Publications of the Astronomical Society of the Pacific  : folyóirat  . - 1956. - 1. évf. 68 , sz. 400 . — 5. o . - doi : 10.1086/126870 . - .
  13. ↑ Sesar, Branimir; Fouesneau, Morgan; Price-Whelan, Adrian M.; Bailer-Jones, Coryn AL; Gould, Andy; Rix, Hans-Walter. Valószínűségi megközelítés a periódus-fényesség összefüggéseinek illesztéséhez és a Gaia parallaxisok validálásához  //  The Astrophysical Journal  : folyóirat. - IOP Publishing , 2017. - Vol. 838 , sz. 2 . — 107. o . doi : 10.3847 /1538-4357/aa643b . — Iránykód .
  14. ↑ Hertzsprung, Ejnar. Über die räumliche Verteilung der Veränderlichen vom δ Cephei-Typus  (német)  // Astronomische Nachrichten  : magazin. - Wiley-VCH , 1913. - Bd. 196 . — S. 201 . - Iránykód .
  15. ↑ 1 2 3 Benedict, G. Fritz; McArthur, Barbara E.; lakoma, Michael W.; Barnes, Thomas G.; Harrison, Thomas E.; Patterson, Richard J.; Menzies, John W.; Bean, Jacob L.; Freedman, Wendy L. Hubble Űrteleszkóp finomirányító érzékelője A galaktikus cefeidák változócsillagainak parallaxisai: Period-Luminosity Relations  //  The Astronomical Journal  : Journal. - IOP Publishing , 2007. - Vol. 133. sz . 4 . - 1810. o . - doi : 10.1086/511980 . - Iránykód . — arXiv : astro-ph/0612465 .
  16. ↑ Kervella, P.; Merand, A.; Szabados, L.; Fouque, P.; Bersier, D.; Pompei, E.; Perrin, G. The long-period Galactic Cepheid RS Puppis  (angol)  // Astronomy and Astrophysics  : Journal. - 2008. - Vol. 480 . - 167. o . - doi : 10.1051/0004-6361:20078961 . - . - arXiv : 0802.1501 .
  17. ↑ Bond, H.E.; Sparks, WB A Cepheid RS Puppis mértani távolságának meghatározásáról fényvisszhangjából  // Astronomy and Astrophysics  : Journal  . - 2009. - 1. évf. 495 , sz. 2 . - 371. o . - doi : 10.1051/0004-6361:200810280 . - . - arXiv : 0811.2943 .
  18. ↑ Benedict, G. Fritz; McArthur, B. E.; Fredrick, LW; Harrison, T. E.; Slesnick, C. L.; Rhee, J.; Patterson, RJ; Skrutskie, M. F.; Franz, OG; Wasserman, LH; Jefferys, W. H.; Nelan, E.; Van Altena, W.; Shelus, PJ; Hemenway, P.D.; Duncombe, R. L.; Story, D.; Whipple, A. L.; Bradley, AJ Csillagászat a Hubble Űrteleszkóppal: A δ Cephei alapvető távolságkalibrátor parallaxisa  //  The Astronomical Journal  : Journal. - IOP Publishing , 2002. - Vol. 124. sz . 3 . - 1695. o . - doi : 10.1086/342014 . - Iránykód . - arXiv : astro-ph/0206214 .
  19. ↑ Majaess, Daniel; Turner, David; Moni Bidin, keresztény; Mauro, Francesco; Geisler, Douglas; Gieren, Wolfgang; Minnity, Dante; Chené, André-Nicolas; Lucas, Philip; Borissova, Jura; Kurtev, Radostn; Dékány, István; Saito, Roberto K. Új bizonyítékok támogatják a TW Nor tagságát a Lyngå 6-ban és a Centaurus spirálkarban  //  The Astrophysical Journal  : Journal. - IOP Publishing , 2011. - Vol. 741 , sz. 2 . — P.L27 . - doi : 10.1088/2041-8205/741/2/L27 . - Iránykód . - arXiv : 1110.0830 .
  20. ↑ Pigott, Edward. Egy új változócsillag megfigyelései  (angol)  // Philosophical Transactions of the Royal Society  : Journal. - 1785. - Kt. 75 . - 127-136 . o . - doi : 10.1098/rstl.1785.0007 . - Iránykód .
  21. ↑ Goodricke, John. Megfigyelések sorozata és felfedezése a Bayer által δ-vel jelölt csillag fényének változási periódusában, a Cepheus feje közelében. John Goodricke levelében, Esq. Nevil Maskelyne-nek, DDFRS-nek és Astronomer Royalnak  (angolul)  // Philosophical Transactions of the Royal Society of London  : folyóirat. - 1786. - Kt. 76 . - P. 48-61 . - doi : 10.1098/rstl.1786.0002 . - Iránykód .
  22. ↑ Turner, David G. A klasszikus cefeidváltozók elődei // A Kanadai Királyi Csillagászati ​​Társaság folyóirata. - 1996. - T. 90 . - S. 82 . — Iránykód .
  23. ↑ Turner, David G. A Tejút-cefeidák PL-kalibrációja és következményei a távolságskálára  //  Asztrofizika és űrtudomány : folyóirat. - 2010. - 20. évf. 326. sz . 2 . - P. 219-231 . - doi : 10.1007/s10509-009-0258-5 . - Iránykód . - arXiv : 0912.4864 .
  24. ↑ Rodgers, A.W. A cefeida változók sugárvariációja és populációtípusa  // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society  : folyóirat  . - Oxford University Press , 1957. - Vol. 117 . - 85-94 . o . - doi : 10.1093/mnras/117.1.85 . - Iránykód .
  25. ↑ "1912: Henrietta Leavitt felfedezi a távolságkulcsot." Mindennapi kozmológia. Np, n.d. Web. október 20 2014. 1912: Henrietta Leavitt felfedezi a távolságkulcsot | Mindennapi kozmológia (a link nem érhető el) . Letöltve: 2016. október 5. Az eredetiből archiválva : 2014. június 4.. 
  26. ↑ Ventrudo, Brian Mile Jelölők a galaxisokhoz (a link nem érhető el) . Egyperces csillagász (2009. november 19.). Letöltve: 2019. szeptember 24. Az eredetiből archiválva : 2015. március 12. 
  27. ↑ Singh, Simon Ősrobbanás: Az Univerzum eredete . - Harper Perennial, 2005. - ISBN 978-0-00-715252-0 .
  28. ↑ Johnson, George. Miss Leavitt csillagai: A nő elmondhatatlan története, aki felfedezte, hogyan kell mérni a világegyetemet  (angol) . — 1. - New York: Norton, 2005. - ISBN 978-0-393-05128-5 .
  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák