芻藁變星

蒭藁(ChúGǎo)變星,又稱蒭藁型變星或米拉變星,是一種脈動變星。特徵是顏色非常紅,周期超過100天,而且光度變化超過一個視星等。它們已經是恆星演化至非常後期的紅巨星(在漸近巨星分支),即將逐出外面的氣體殼層成為行星狀星雲,並將在數百萬年後成為一顆白矮星。

基本介紹

  • 中文名:芻藁變星
  • 別名:蒭藁型變星或米拉變星
特徵,構造,觀測,

特徵

蒭藁變星的質量被認為不會超過兩倍的太陽質量,但是因為擴張而變得非常巨大的外殼使光度數百倍於太陽。擴張被認為肇因於半徑上的變化模式,因此整個恆星的膨脹和收縮是對稱的。這樣的結果是半徑和溫度都在變化,造成光度也隨之改變,脹縮的周期是恆星半徑和質量的函式。早期的模型假設蒭藁變星在過程進行中是球形對稱的(主要在保持電腦塑造模型的單純,而不是物理上的原因),但最近使用紅外光學望遠鏡陣列(IOTA)的觀察卻顯示有75%的蒭藁變星不是球形對稱的,
雖然多數的蒭藁變星在行為和結構上有許多相似之處,但是由於年齡、質量、脈動方式、和化學成分上的差別,她們仍然有許多的歧異。例如,像變星天兔座R的光譜有明顯的碳譜線,就顯示了核心的碳已經被輸送到了表面。這些物質在恆星附近經常會形成包圍著恆星的星際塵埃,也會造成恆星周期性的變暗和變亮。
有少部分的蒭藁變星看起來會隨著時間改變周期,在數十年到數個世紀(或接近千年)的時間中周期增長或縮短,這可能是肇因於恆星的熱脈動,使接近核心的氫殼層變得熱且密實,再度引發了核聚變,這會改變恆星的結構,而造成周期的改變。
這種過程預期會發生在所有的蒭藁變星上,但是對發生在長達數百萬年的漸近巨星分支時期內的短期熱脈動(數千年),這只是千分之一不到的時間,也就是可能只有不到千分之一的蒭藁變星會在熱脈動的階段。但是多數的蒭藁變星顯示出會一個循環接著一個循環的改變周期,或許非線性的行為會導致恆星氣體的外殼產生非對稱的球體。

構造

其中OH/IR芻藁變星的周期延長至2000天。它們是OH微波激射器(受激發射的微波放大)在射電波段發射,或用紅外觀測它們的發亮處的發射。德國天文學家D.法布里修斯在1596~1609年發現的第一顆變星是鯨魚o,又稱Mira變星(Mira拉丁語是“奇妙”的意思),中文名芻藁增二。芻藁增二是紅巨星,周期為332天,離地球42秒差距,光譜型M7Ⅲ一顆暗淡伴星鯨魚座VZ繞它公轉。鯨魚座VZ是一顆有吸積盤的白矮星。研究它們的重要原因是,它們在拋完外殼形成行星狀星雲之前,是一種質量小,高光度,光變幅大,易於觀測到的變星。芻藁變星光極大時的亮度和光極小時的亮度之差可達2 000倍,可作為估算銀河系和鄰近星系的距離的標準燭光。芻藁變星的表面溫度為3 000~3 500K,已有6 000多顆芻藁變星和可能的芻藁變星列入變星總表(1990)。但應指出,只有亮的芻藁變星才能被發現。根據芻藁變星的化學組成可分為三組:最大的一組是M型芻藁變星,光學波段主要是TiO分子吸收帶;次之是S型芻藁變星,主要是ZrO分子吸收帶;第三是C型芻藁變星,以C的分子為主。芻藁變星有質量損失,典型值為10−7~3×10−5M⊙/a(表示每年損失的太陽質量),OH/IR芻藁變星質量損失為10−4M⊙/a。大部分芻藁變星和OH/IR芻藁變星中觀測到OH脈澤,其譜線一般為雙峰,分別來自以10~20千米/秒的速度膨脹的球殼的前後部分。芻藁變星的輻射除塵埃的熱輻射外,還有脈澤輻射(H2O,OH,SiO),其星周物質是矽酸鹽和富碳化合物。芻藁變星大部分輻射為1.0~3.0微米,由此可估算出該星的熱光度LIR。所有芻藁變星的大氣由穩定的CO分子鎖定,有過剩氧是O型,若過剩碳則為C型。很多研究較好的芻藁變星顯示出,它們在脈動期間的某些相位呈現出中性和電離的金屬線(FeI、FeII、MgI、InI)甚至禁戒線。這些金屬發射線的相對強度與天文上和實驗室看到的十分不同,這些線由螢光激發。現在可在地球大氣外對芻藁變星進行紫外觀測,發現它們有280納米(MgII)的輻射。芻藁變星的大氣延伸很遠,這可用可見光和紅外的月掩星技術測量它們的直徑。對O型芻藁變星,如RLeo(獅子座)的直徑在2微米波段是可見光觀測的直徑的一半大,它的直徑隨脈動相位而變化。對能測得直徑和視差的芻藁變星,可估算周期為300天的直徑約為400R⊙(火星到太陽的距離)。用光干涉技術已繪出芻藁變星的像,在光學波段呈非圓形,可能由於冷巨星有很大的對流元和旋轉等因素所致。

觀測

蒭藁變星是有志於學習觀測變星的業餘天文學家最常用的目標,因為它們有極為戲劇性的亮度和光度變化。有一些蒭藁變星(包括蒭藁增二,鯨魚座ο)已經有長達一個世紀的可靠的觀測紀錄。

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