Цефеиды. Белопольский был прав?

[Kostyrko]

Цефеиды – одни из главных стандартных свеч в астрономии (http://cosmologiya.narod.ru/distance.htm). Однако сегодня имеется множество вопросов о природе этих астрономических объектов.

«В 1878-1883 гг. немецкий физик А.Риттер впервые попытался объяснить звездную переменность пульсациями газовых шаров. Интересно, что русский астроном А.А.Белопольский (1854-1934), обнаруживший переменность лучевой скорости звезды d Цефея, в своей докторской диссертации 1896г. считал эту звезду, ныне общепризнанный прототип пульсирующих переменных, затменной. На защите ему возражал физик Н.А.Умов (1846-1915), догадавшийся об истинной причине изменений блеска звезды. В библиотеке ГАИШ хранится экземпляр диссертации Белопольского (изданной, как тогда полагалось, в виде брошюры) со злыми, скептическими пометками на полях, сделанными, кажется, В.К.Цераским» (http://heritage.sai.msu.ru/ucheb/Samus/2_1.html).

Обсуждение природы цефеид целесообразно начать с предположений, которые могут быть непосредственно проверены наблюдениями. Одно из предположений: цефеиды – это двойные звезды, их наблюдаемые характеристики объясняются теорией Ритца при достаточном удалении цефеид от наблюдателя (http://ritz-btr.narod.ru/Kosmos/kosmos.html).
Метод проверки этого предположения следующий.
Если двойная звезда «превращается» в цефеиду при достаточном удалении от наблюдателя, то самые близкие «цефеиды» могут оказаться в зоне избегания земного наблюдателя. Т.е. расстояние от Земли до ближайшей цефеиды может быть заметно большим, чем среднее расстояние между цефеидами в окрестности Солнца, скажем, в радиусе 1 кпк.
Имеются ли подобные наблюдения и о чем они говорят?

[Алекс636363]

Если это утверждение имеет под собой веские основания, то почему оно прошло мимо внимания корифеев астрономии? Значит, были доводы против этой точки зрения. Хотелось бы услышать от тех, кто глубоко в теме.

[thirtyseconds]

Мне кажется тут простой логики хватает. Если бы механизм пульсирования объяснялся бы затменностью то из этого следует то что подобным механизмом должны обладать звезды значительной части ГР. Либо нужно объяснять, каким образом красные гиганты на определенной стадии обзаводятся компаньоном обеспечивающим "мигание". Причем компаньоном чьи характеристики укладываются в очень узкий диапазон.

[Kostyrko]

Рассмотрим еще один наблюдательный тест для проверки механизма «превращения» двойных звезд в цефеиды на основе теории Ритца.
Периоды цефеид достигают 50 суток в Галактике и 218 суток в других галактиках (http://www.astronet.ru/db/msg/1188283). Но почему цефеиды в нашей Галактике настолько отличаются от цефеид других галактик, если цефеиды – стандартные свечи? Для модели цефеиды как одиночной пульсирующей звезды объяснить эти наблюдения затруднительно.
Объяснение может дать теория Ритца. В статье (http://www.talyzin.narod.ru/FactInt.html) поясняется, как возникает эффект раздвоения оптически-двойных звездных систем при изменении расстояния до таких систем. Из контекста этого пояснения видно, что чем дальше от наблюдателя расположена двойная звезда, тем больше у нее шансов «превратиться» в цефеиду.

Отсюда появляется возможность статистической проверки механизма цефеид, основанного на теории Ритца: чем больше период цефеид, тем дальше от наблюдателя должны находиться ближайшие из них. Выполняется ли такая зависимость в наблюдениях?

[thirtyseconds]

218 дней - это какой-то крайний случай, который требует отдельного рассмотрения, я думаю. А вот например есть такая иллюстрация :



"На рисунке рис. 2.31 (Кукаркин, 1949) показаны стандартные кривые блеска цефеид с . Кривая А построена для цефеид вблизи плоскости нашей Галактики, кривая Б - для цефеид в Малом Магеллановом облаке, кривая В - для цефеид в больших галактиках Андромеды и Треугольника."

http://heritage.sai.msu.ru/ucheb/Samus/2_6.html
Также здесь - http://heritage.sai.msu.ru/ucheb/Samus/2_2.html

Из написанного в этих статьях ничто не указывает на то, что рекордные периоды являются типичными. Наоборот - характеристики подавляющего большинства звезд этого типа сходны.

EDIT : Давно читал, но сей график напомнил что у значительной части звезд этого типа кривая блеска имеет несколько выраженных горбов идущих после основного, что невозможно если объяснять все затменностью.

[Kostyrko]

Цитата thirtyseconds: «Из написанного в этих статьях ничто не указывает на то, что рекордные периоды являются типичными. Наоборот - характеристики подавляющего большинства звезд этого типа сходны».

От наблюдаемых закономерностей никуда не уйти:
«Периоды надежно классифицированных классических цефеид нашей Галактики заключены в пределах от 1d до 45d. Известно несколько звезд с более продолжительными периодами (до 125d), но их принадлежность к классическим цефеидам достоверно не установлена. Любопытно, что в других галактиках (прежде всего в Магеллановых Облаках) обнаружены звезды со всеми признаками цефеид (стабильность периода и формы кривой блеска, спектр, светимость) даже с периодами, превосходящими 200d» (http://heritage.sai.msu.ru/ucheb/Samus/2_2.html).

[Pohius]

Вы бы лучше на это ответили.

...у значительной части звезд этого типа кривая блеска имеет несколько выраженных горбов идущих после основного, что невозможно если объяснять все затменностью.

Если затменность, то я так понимаю график должен быть симметричным относительно максимума и минимума.

[Kostyrko]

Цитата thirtyseconds: «Давно читал, но сей график напомнил что у значительной части звезд этого типа кривая блеска имеет несколько выраженных горбов идущих после основного, что невозможно если объяснять все затменностью».

Наличие горба на кривой блеска затменной переменной звезды – нормальное явление (http://www.astronet.ru/db/msg/1188527):



По поводу «…у значительной части звезд этого типа кривая блеска имеет несколько выраженных горбов идущих после основного…» найдите, пожалуйста, источник. Обычно упоминают  об одном горбе.

[thirtyseconds]

Слушайте, ну а вы сами то как считаете - похож приведенный вами график, на те что приведены выше ? Кривая прям та же самая и можно говорить о том что это затменная переменная ?

А так, можно посмотреть кривые на архив. орг, любой документ где они имеются, к примеру :

http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0912/0912.5415v1.pdf

[Pohius]

Слушайте, ну а вы сами то как считаете - похож приведенный вами график, на те что приведены выше ? Кривая прям та же самая и можно говорить о том что это затменная переменная ?

Во во, и я об этом же.

http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0912/0912.5415v1.pdf

Спасибо thirtyseconds. Тут явно нет симметрии относительно максимумов.

[Дмитрий Вибе]

Обычно упоминают  об одном горбе.

Kostyrko, может быть, Вам стоит побольше почитать о цефеидах, а потом уже искать альтернативные объяснения их переменности?

[Тать]

Несколько горбов будет, если затмевающих объектов больше одного.

[ivanij]

Цитата thirtyseconds: «Давно читал, но сей график напомнил что у значительной части звезд этого типа кривая блеска имеет несколько выраженных горбов идущих после основного, что невозможно если объяснять все затменностью».

Наличие горба на кривой блеска затменной переменной звезды – нормальное явление (http://www.astronet.ru/db/msg/1188527):



По поводу «…у значительной части звезд этого типа кривая блеска имеет несколько выраженных горбов идущих после основного…» найдите, пожалуйста, источник. Обычно упоминают  об одном горбе.

 Первая кривая - классическая затменная, а вот вторая... Это же бета Лиры. Плавность кривой объясняется тем, что главная звезда и спутник погружены в общую оболочку и между ними происходит массобмен. Из-за массообмена форма кривой и период могут изменяться.

 Источник могу назвать только бумажные. Конечно, В.П.Цесевич. Переменные звёзды и способы их наблюдения, К.Хоффмайстер и др. Переменные звёзды (1989), и, конечно, ОКПЗ (но этот источник справочного характера, лучше, конечно, взять монографии).

[Kostyrko]

Цитата thirtyseconds: «Слушайте, ну а вы сами то как считаете - похож приведенный вами график, на те что приведены выше ? Кривая прям та же самая и можно говорить о том что это затменная переменная ?»
Цитата Pohius: «Тут явно нет симметрии относительно максимумов».

О соответствии кривых блеска цефеид предсказаниям теории Ритца см. в источнике из заглавного сообщения темы (http://ritz-btr.narod.ru/Kosmos/kosmos.html). В этом источнике написано, как кривая блеска двойной звезды «превращается» в кривую блеска цефеиды.

Конечно, хорошо бы узнать, что писал о кривых блеска Белопольский, но у меня нет ссылки на его диссертацию.

[Kostyrko]

Цитата Тать: «Несколько горбов будет, если затмевающих объектов больше одного».

Существование такого механизма исключить нельзя, однако из-за сложности рассматриваемого вопроса предлагаю ограничиться двойными звездами, и оставить звезды большей кратности.

[Kostyrko]

Цитата ivanij: «Это же бета Лиры. Плавность кривой объясняется тем, что главная звезда и спутник погружены в общую оболочку и между ними происходит массобмен. Из-за массообмена форма кривой и период могут изменяться».

Вообще-то в статье (http://www.astronet.ru/db/msg/1188527) отсутствует упоминание массообмена, а озвучен иной механизм:
«…периоды постоянства блеска отсутствуют, что даёт основание считать компоненты таких систем эллипсоидальными, вытянутыми взаимным притяжением. Изменения блеска вне затмения у таких систем объясняются непрерывным изменением обращённой к наблюдателю площади светящейся поверхности звёзд (рис. 1,б)».

[Kostyrko]

Цитата Дмитрий Вибе: «Kostyrko, может быть, Вам стоит побольше почитать о цефеидах, а потом уже искать альтернативные объяснения их переменности?»

Собственно, это одна из причин, по которой была открыта настоящая тема: наверняка в теме появятся ссылки на интересные работы, которых я не читал.

В статье «Пульсации звезд» о нерешенных проблемах с природой механизма пульсаций звезд (П. з.) написано следующее:
«Теория радиальных колебаний, возбуждаемых ионизационными механизмами, хорошо объясняет осн. особенности П.з. в полосе неустойчивости (цефеиды, переменные типа RR Лиры, δ Щита), хотя ряд вопросов еще не решен. П. долгопериодических, полуправильных и неправильных переменных изучены значительно хуже, отчасти из-за трудностей, связанных с необходимостью учета взаимодействия П. с конвекцией, очень эффективной в оболочках этих звезд. Переменность белых карликов и нек-рых звезд типа β Цефея связана, вероятно, с их нерадиальными колебаниями, однако механизмы возбуждения П. этих звезд пока неизвестны. Солнце также явл., по-видимому, пульсирующей звездой, испытывающей различные виды радиальных и нерадиальных колебаний с периодами от нескольких минут до нескольких часов (см. Колебания и волны на Солнце)» (http://www.astronet.ru/db/msg/1188567).
Соавтором статьи «Пульсации звезд» является С.А. Жевакин, один из разработчиков теории пульсаций цефеид (Ц.):
«Теория пульсаций Ц., в разработку к-рой большой вклад внесли англ. астроном А. Эддингтон и сов. астроном С.А. Жевакин, хорошо объясняет наблюдаемые изменения характеристик этих звезд (см. Пульсации звезд)» (http://www.astronet.ru/db/msg/1188283).

О многих нерешенных вопросах природы переменных звезд можно прочитать, например, в книге [Гоффмейстер, Рихтер, Венцель. Переменные звезды. М. 1990].
Важность цефеид в астрономии вкупе с нерешенными вопросами механизма их пульсаций порождают интерес к этим звездам. Например, тех, кто немного знаком с астрономией вообще, и с цефеидами в частности, не может не заинтересовать такое сообщение:
«…в последние годы с помощью интерферометрии научились непосредственно измерять радиусы цефеид. Просто "глазами" видны их пульсации - размеры увеличиваются и уменьшаются на десятки процентов» (https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,57147.msg1293363.html#msg1293363). К сожалению, непосредственно изменение радиуса цефеиды все еще не наблюдается (https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,57147.msg1304474.html#msg1304474).

[Kostyrko]

Ближайшей к Земле цефеидой считается Полярная звезда, расстояние до которой 132 пк. Т.е. шар диаметром 264 пк, в центре которого расположена Земля, не содержит цефеид.
На рис. 19 (http://www.astronet.ru/db/msg/1212211), изображено распределение цефеид в Галактике:



Если учесть цефеиды, расположенные в квадрате со стороной 1 пк и центром, совпадающим с Солнцем, то среднее расстояние между этими цефеидами окажется менее 264 пк, что указывает на эффект зоны избегания, соответствующий теории Ритца (см. заглавное сообщение темы). Правда, это лишь грубая оценка, в частности, не учтено то обстоятельство, что цефеиды в общем случае не лежат строго в Галактической плоскости.

[ivanij]

Ближайшей к Земле цефеидой считается Полярная звезда,

вообще-то она уже не цефеида. т.к. к середине 90-х её пульсации практически прекратились.

[Дмитрий Вибе]

среднее расстояние между этими цефеидами окажется менее 264 пк, что указывает на эффект зоны избегания, соответствующий теории Ритца

Чему именно в теории Ритца равен радиус зоны избегания? Как согласуется распределение цефеид на рисунке с общим распределением звёздной плотности?