Pul'sacii zvezd
sobstvennye kolebaniya kolebaniya zvezd, proyavlyayushiesya v ih periodicheskom szhatii i rasshirenii. Prosteishii vid sobstv. kolebanii zvezdy - radial'nye sfericheski-simmetrichnye pul'sacii, pri k-ryh ona periodicheski rasshiryaetsya i szhimaetsya, sohranyaya pri etom formu shara (v obshem sluchae neradial'nyh kolebanii menyaetsya i forma zvezdy, napr., zvezda periodicheski prinimaet formu to vytyanutogo, to splyusnutogo ellipsoida).Po sovr. predstavleniyam, peremennost' cefeid, zvezd tipov RV Tel'ca, RR Liry, Shita, Cefeya, ZZ Kita (belyh karlikov) i nekotoryh dr. tipov fiz. peremennyh zvezd obuslovlena ih P.
Ris. 1. Povedenie otnositel'noi amplitudy malyh radial'nyh kolebanii v pul'siruyushei zvezde-gigante ( - amplituda smesheniya na rasstoyanii r ot centra zvezdy, vyrazhena v edinicah otnositel'noi amplitudy na poverhnosti zvezdy, R - radius zvezdy). Sploshnaya liniya - kolebaniya na osnovnoi chastote, shtrihovaya - na chastote pervogo obertona. Kolebaniya na chastote pervogo obertona imeyut uzel pri . |
Period P sobstv. kolebanii zvezdy pri tom ili inom tipe kolebanii (dlya k.-l. mody) opredelyaetsya v osnovnom sr. plotnost'yu veshestva zvezdy (t.e. v konechnom schete ee polnoi massoi i radiusom R). Eto teoretich. sootnoshenie imeet vid = const, gde "postoyannaya" razlichna dlya raznyh mod, i, krome togo, ona nemnogo zavisit ot vnutr. stroeniya zvezdy (v chastnosti, chem bol'she koncentraciya veshestva k centru, tem men'she period osn. mody pri zadannyh i R). Periody bol'shinstva peremennyh zvezd soglasuyutsya s gipotezoi radial'nyh kolebanii v osn. mode, no u nek-ryh zvezd nablyudaetsya, po-vidimomu, P. v obertonah ili dazhe odnovremenno v nesk. modah (v t.ch. i neradial'nyh). Dlya zvezd konkretnogo tipa peremennosti, napr., tipa RR Liry, imeyushih shodnoe stroenie, sootnoshenie =const horosho vypolnyaetsya.
V pul'siruyushei zvezde, za isklyucheniem ee samyh vneshnih oblastei, kolebaniya proishodyat pochti adiabaticheski (sm. Adiabaticheskii process), v tom smysle, chto v techenie cikla kolebanii lyuboi vydelennyi v zvezde sloi nikak ne izmenyaet prohodyashii cherez nego potok izlucheniya i pul'siruet kak by v usloviyah polnoi teploizolyacii, bez teploobmena s okruzhayushimi sloyami. Analiz adiabatich. P. ne mozhet dat' nikakoi informacii o pul'sacionnoi ustoichivosti zvezdy, t.e. o tom, budut li malye kolebaniya narastat' ili zatuhat' s techeniem vremeni. Odnako takoi analiz obychno daet horoshee opisanie mehanich. sv-v zvezdy, v chastnosti ves'ma tochnye znacheniya periodov i pravil'noe predstavlenie o raspredelenii amplitudy P. vdol' radiusa.
Hotya neadiabatich. effekty i maly, oni privodyat k medlennomu izmeneniyu amplitudy P. Ochevidno, esli v moment naibol'shego szhatiya vydelennyi v zvezde sloi poluchaet nek-roe kolichestvo teploty, to posleduyushee rasshirenie budet proishodit' pri bol'shem davlenii, chem proizoshlo szhatie. V rezul'tate rabota, sovershennaya sloem za cikl kolebanii, budet polozhitel'noi, t.e., kak i v lyuboi teplovoi mashine, budet imet' mesto prevrashenie teplovoi energii v mehanicheskuyu. Takoi sloi budet vnosit' vklad v vozbuzhdenie (raskachku) kolebanii. Esli zhe v moment naibol'shego szhatiya sloi teryaet teplotu, to on vnosit vklad v zatuhanie kolebanii. Esli summarnaya rabota vseh sloev v zvezde za cikl kolebanii polozhitel'na, to zvezda pul'sacionno neustoichiva (kolebaniya narastayut), v protivopolozhnom sluchae - ustoichiva (kolebaniya zatuhayut).
Ris. 2. Shematicheskoe raspolozhenie oblastei, opredelyayushih osnovnye osobennosti pul'sacii modeli peremennoi zvezdy tipa RR Liry. Nizhnyaya shkala ukazyvaet doli zvezdnoi massy, otschityvaemoi ot poverhnosti ("inertnaya" oblast' v ob'eme ot centra soderzhit svyshe 99% massy zvezdy , a massa zon ionizacii vsego lish' ). |
Ris. 3. a - Izmenenie pokazatelya adiabaty v zvezde tipa RR Liry s glubinoi (obshee stroenie zvezdy pokazano na ris. 2). Zashtrihovany oblasti chastichnoi ionizacii. b - Vklad razlichnyh sloev zvezdy v vozbuzhdenie ili zatuhanie malyh kolebanii. Sloi tolshinoi sovershaet za polnyi cikl kolebanii rabotu, izmeryaemuyu ploshad'yu s dvoinoi shtrihovkoi. Zona HeII HeIII daet vklad 75-80% v vozbuzhdenie pul'sacii. Summarnaya rabota vseh sloev (zashtrihovannaya ploshad' s uchetom znaka raboty) polozhitel'na, poetomu zvezda pul'sacionno neustoichiva. |
Raskachavayushee deistvie zon chastichnoi ionizacii osnovano na tom, chto pri szhatii oni sposobny neskol'ko zaderzhivat' prohodyashii cherez nih potok izlucheniya, a pri rasshirenii - naoborot, usilenno teryat' energiyu, otdavaya ee vneshnim sloyam. Deistvitel'no, v zone chastichnoi ionizacii energiya, vydelyayushayasya pri szhatii, idet ne tol'ko na nagrev gaza, no i na ego ionizaciyu. Eto prepyatstvuet sil'nomu povysheniyu tempratury pri szhatii. [Otnositel'nye izmeneniya plotnosti svyazany s otnositel'nymi izmeneniyami temp-ry sootnosheniem , strogo vypolnyayushimsya lish' pri adiabatich. kolebaniyah.] V zone vtoroi ionizacii geliya (ris. 3) vmesto obychnogo znacheniya dlya ideal'nogo odnoatomnogo gaza, t.e. pri szhatii povyshenie temp-ry v zone ionizacii okazyvaetsya men'shim, chem v prilegayushih bolee glubokih sloyah. Dlya zadannogo koeff. neprozrachnosti potok izlucheniya proporcionalen T4, a poetomu pri szhatii v zone ionizacii proizoidet zaderzhka potoka izlucheniya, idushego iznutri. Dannyi effekt, svyazannyi s pryamym vliyaniem izmenenii temp-ry na potok izlucheniya, naz. -mehanizmom. Znachitel'nuyu, esli ne osn. rol' igrayut i izmeneniya neprozrachnosti. Koefficient neprozrachnosti zavisit ot T i po zakonu ( - postoyannaya velichina dlya veshestva dannogo him. sostava, , ). Iz-za malyh variacii temp-ry v zone ionizacii pri P. izmeneniya plotnosti stanovyatsya opredelyayushimi v zakone neprozrachnosti, t.e. pri szhatii neprozrachnost' budet uvelichivat'sya (v dr. oblastyah zvezdy ona umen'shaetsya iz-za sil'nogo povysheniya temp-ry). Potok izlucheniya obratno proporcionalen koeff. , poetomu iz-za uvelicheniya v zone ionizacii pri szhatii (ris. 4) takzhe proizoidet zaderzhka izlucheniya. Krome togo, v zone ionizacii vodoroda poakzatel' s stanovitsya malym ili dazhe otricatel'nym, chto sposobstvuet eshe bol'shemu uvelicheniyu pri szhatii. V celom effekt, svyazannyi s pryamym vliyaniem izmenenii neprozrachnosti na potok izlucheniya naz. -mehanizmom. Sleduet otmetit', chto -mehanizm i -mehanizm ne yavl. nezavisimymi, ih razdelenie neskol'ko iskusstvennoe.
Rassmotrennye effekty izmenenii temp-ry i neprozrachnosti sami po sebe eshe nedostatochny dlya obespecheniya raskachki P. Vo vnutr. chastyah zony ionizacii, gde umen'shaetsya v napravlenii ot centra (dostigaya minimuma ok. serediny zony), proishodit zaderzhka potoka izlucheniya pri szhatii; vo vnesh. zhe chastyah etoi zony, gde uvelichivaetsya v napravlenii ot centra, pri szhatii mozhet proishodit' usilennyi ottok teplotyYu i togda eta vnesh. chast' budet vnosit' vklad v zatuhanie P. Zatuhanie budet imet' mesto v oblasti nad zonoi ionizacii, gde pokazatel' priblizitel'no postoyanen, a koeff. pri szhatii umen'shaetsya. Pri etom summarnyi raskachivayushii effekt zony ionizacii mozhet okazat'sya malym ili voobshe otsutstvovat', osobenno pri negomologichnosti kolebanii (v dannom sluchae pri bol'shih izmeneniyah fiz. parametrov v hode P. vo vnesh. chasti zony po sravneniyu s vnutr. oblast'yu).
Odnako iz-za ochen' nizkoi plotnosti samyh vnesh. sloev ih P. harakterizuyutsya sil'noi neadiabatichnost'yu (sil'nym teploobmenom mezhdu otdel'nymi sloyami), i okazyvaetsya, chto takie razrezhennye sloi nesposobny effektivno zaderzhivat' prohodyashii cherez nih potok izlucheniya: v lyuboi moment vremeni vydelennyi sloi teryaet cherez svoyu vnesh. granicu stol'ko zhe energii, skol'ko poluchaet ee iznutri. T.o., samye vneshnie sloi ne vnosyat nikakogo vklada v vozbuzhdenie ili zatuhanie P.
Ris. 4. Izmenenie koefficienta neprozrachnosti vo vneshnih sloyah modeli klassicheskoi cefeidy s techeniem vremeni t (ohvacheny dva perioda P ustanovivshihsya pul'sacii). Vertikal'nye linii otmechayut momenty niabol'shego szhatiya. V eti momenty znacheniya blizki k maksimal'nomu znacheniyu v zonah chastichnoi ionizacii vodoroda i geliya (sloi v-d) i k minimal'nomu (sloi a-b). (Po dannym Dzh. Koksa) |