RR Lyrae variabele - RR Lyrae variable

De RR Lyrae veranderlijke sterren vallen in een bepaald gebied op een Hertzsprung-Russell-diagram van kleur versus helderheid.

RR Lyrae-variabelen zijn periodieke variabele sterren , die vaak worden aangetroffen in bolvormige sterrenhopen . Ze worden gebruikt als standaardkaarsen om (extra) galactische afstanden te meten, ter ondersteuning van de kosmische afstandsladder . Deze klasse is vernoemd naar het prototype en het helderste exemplaar, RR Lyrae .

Het zijn pulserende horizontale taksterren van spectraalklasse A of F, met een massa van ongeveer de helft van de Zon . Men denkt dat ze massa hebben verloren tijdens de fase van de rood-reuzentak , en waren ooit sterren met een vergelijkbare of iets minder massa dan de zon, ongeveer 0,8 zonsmassa.

In de hedendaagse astronomie maakt een periode-helderheidsrelatie ze tot goede standaardkaarsen voor relatief nabije doelen, vooral binnen de Melkweg en de Lokale Groep . Ze zijn ook frequente onderwerpen in de studies van bolvormige sterrenhopen en de chemie (en kwantummechanica) van oudere sterren.

Ontdekking en herkenning

HR-diagram voor bolhoop M5 , met de horizontale tak in geel gemarkeerd en bekende RR Lyrae-sterren in groen

In onderzoeken van bolvormige sterrenhopen werden deze variabelen van het "clustertype" halverwege de jaren 1890 snel geïdentificeerd, vooral door EC Pickering . Waarschijnlijk de eerste ster van het type RR Lyrae die buiten een cluster werd gevonden, was U Leporis , ontdekt door J. Kapteyn in 1890. De prototype-ster RR Lyrae werd vóór 1899 ontdekt door Williamina Fleming en door Pickering in 1900 gerapporteerd als "niet te onderscheiden van cluster -type variabelen".

Van 1915 tot de jaren 1930 werd de RR Lyraes steeds meer geaccepteerd als een klasse van sterren die zich onderscheidde van de klassieke Cepheïden , vanwege hun kortere perioden, verschillende locaties binnen de melkweg en chemische verschillen. RR Lyrae-variabelen zijn metaalarme Populatie II-sterren.

RR Lyraes zijn moeilijk waar te nemen in externe sterrenstelsels vanwege hun intrinsieke zwakte. (Het feit dat Walter Baade ze niet in de Andromeda Galaxy kon vinden, bracht hem ertoe te vermoeden dat de melkweg veel verder weg was dan voorspeld, om de kalibratie van Cepheïden-variabelen te heroverwegen en om het concept van stellaire populaties voor te stellen .) De Canada-Frankrijk-Hawaï Telescoop in de jaren tachtig, Pritchet & van den Bergh vond RR Lyraes in Andromeda's galactische halo en, meer recentelijk, in zijn bolvormige sterrenhopen.

Classificatie

De RR Lyrae-sterren worden conventioneel verdeeld in drie hoofdtypen, volgens classificatie door SI Bailey op basis van de vorm van de helderheidscurves van de sterren:

RRab-variabelen zijn de meest voorkomende, goed voor 91% van alle waargenomen RR Lyrae, en vertonen de steile stijgingen in helderheid die typisch zijn voor RR Lyrae
RRc komen minder vaak voor en vormen 9% van de waargenomen RR Lyrae, en hebben kortere perioden en meer sinusoïdale variatie
RRd zijn zeldzaam en maken tussen <1% en 30% van de RR Lyrae in een systeem uit, en zijn double-mode pulsators, in tegenstelling tot RRab en RRc

Verdeling

Variabele sterren van het type RR Lyrae dicht bij het galactische centrum uit de openbare enquête van VVV ESO

RR Lyrae-sterren werden vroeger "clustervariabelen" genoemd vanwege hun sterke (maar niet exclusieve) associatie met bolvormige sterrenhopen ; omgekeerd, meer dan 80% van alle variabelen die in bolvormige clusters bekend zijn, zijn RR Lyraes. RR Lyrae-sterren worden op alle galactische breedtegraden gevonden, in tegenstelling tot klassieke Cepheïden , die sterk geassocieerd zijn met het galactische vlak.

Vanwege hun hoge leeftijd worden RR Lyraes vaak gebruikt om bepaalde populaties in de Melkweg te traceren, waaronder de halo en dikke schijf.

Meerdere keren zoveel RR Lyraes zijn bekend als alle Cepheïden samen; in de jaren tachtig waren er ongeveer 1900 bekend in bolvormige sterrenhopen. Sommige schattingen hebben ongeveer 85.000 in de Melkweg.

Hoewel dubbelstersystemen gebruikelijk zijn voor typische sterren, worden RR Lyrae zeer zelden in paren waargenomen.

Eigenschappen

RR Lyrae-sterren pulseren op een manier die vergelijkbaar is met Cepheïden-variabelen , maar men denkt dat de aard en geschiedenis van deze sterren nogal verschillend zijn. Zoals alle variabelen op de Cepheid-instabiliteitsstrip , worden pulsaties veroorzaakt door het κ-mechanisme , wanneer de opaciteit van geïoniseerd helium varieert met de temperatuur.

RR Lyraes zijn oude, relatief lage massa, Populatie II- sterren, evenals W Virginis- en BL Herculis- variabelen, de type II Cepheïden . Klassieke Cepheïden-variabelen zijn I- sterren met een hogere massapopulatie . RR Lyrae-variabelen komen veel vaker voor dan Cepheïden, maar ook veel minder lichtgevend. De gemiddelde absolute magnitude van een RR Lyrae-ster is ongeveer +0,75, slechts 40 of 50 keer helderder dan onze zon . Hun menstruatie is korter, meestal minder dan een dag, soms tot zeven uur. Sommige RRab-sterren, waaronder RR Lyrae zelf, vertonen het Blazhko-effect waarbij sprake is van een opvallende fase- en amplitudemodulatie.

Periode-helderheidsrelaties

Typische RR Lyrae lichtcurve

In tegenstelling tot Cepheïden-variabelen volgen RR Lyrae-variabelen geen strikte periode-helderheidsrelatie bij visuele golflengten, hoewel ze dat wel doen in de infrarode K-band . Ze worden normaal gesproken geanalyseerd met behulp van een periode-kleurrelatie, bijvoorbeeld met een Wesenheit-functie. Op deze manier kunnen ze worden gebruikt als standaardkaarsen voor afstandsmetingen, hoewel er problemen zijn met de effecten van metalliciteit, zwakte en vermenging. Het effect van vermenging kan invloed hebben op RR Lyrae-variabelen die zijn bemonsterd in de buurt van de kernen van bolvormige sterrenhopen, die zo dicht zijn dat bij waarnemingen met een lage resolutie meerdere (onopgeloste) sterren als een enkel doelwit kunnen verschijnen. Dus de helderheid gemeten voor die schijnbaar enkele ster (bijvoorbeeld een RR Lyrae-variabele) is ten onrechte te helder, aangezien die onopgeloste sterren hebben bijgedragen aan de vastgestelde helderheid. Bijgevolg is de berekende afstand verkeerd, en bepaalde onderzoekers hebben betoogd dat het vermengingseffect een systematische onzekerheid in de kosmische afstandsladder kan introduceren en de geschatte leeftijd van het heelal en de Hubble-constante kan beïnvloeden .

Recente ontwikkelingen

De Hubble-ruimtetelescoop heeft verschillende RR Lyrae-kandidaten geïdentificeerd in bolvormige sterrenhopen van de Andromeda Galaxy en heeft de afstand tot de prototypester RR Lyrae gemeten.

De Kepler -ruimtetelescoop zorgde voor een nauwkeurige fotometrische dekking van een enkel veld met regelmatige tussenpozen gedurende een langere periode. 37 bekende RR Lyrae-variabelen liggen binnen het Kepler-veld, inclusief RR Lyrae zelf, en nieuwe fenomenen zoals periodeverdubbeling zijn gedetecteerd.

De Gaia-missie bracht 140.784 RR Lyraes in kaart, waarvan 50.220 voorheen niet bekend waren als variabel, en waarvoor 54.272 interstellaire absorptieschattingen beschikbaar zijn.

Languages

In other projects