Цефеиды. Белопольский был прав?

[Kostyrko]

Механизм, способный объяснить многие свойства цефеид – это механизм воздействия ударной волны на вещество, в котором такая волна распространяется. О возможной связи цефеид с ударными волнами пишут исследователи, например:
«Эмиссия в линиях кальция Н и К, по мнению Голинько (1968), вызвана высвечиванием за фронтом ударной волны» [Пульсирующие звезды. Под ред. Б.В. Кукаркина. М. 1970. стр. 105].
Подробнее об ударных волнах можно прочесть, например, в главе о миридах (там же, стр. 326).

Если цефеида представляет собой тесную двойную систему, окруженную общей оболочкой, то движения компонент могут приводить к возникновению ударных волн. Так, «Связь амплитуд лучевых скоростей с периодом напоминает поэтому диаграмму период – амплитуда блеска; в среднем с увеличением периода амплитуды растут от 10 до 70 км/сек» (там же, стр. 107). Но поскольку наблюдаемые лучевые скорости для цефеид превышают скорость звука (~ 10 км/с) (http://www.astronet.ru/db/msg/1188740), то появление ударных волн в модели цефеиды как двойной звезды представляется естественным.
Наглядное представление о воздействии ударной волны (bow shock) на межзвездную среду можно получить по ссылкам, приведённым уважаемыми ivanij и Тать (https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,77309.msg1323424.html#msg1323424).

При движении компоненты двойной звезды по эллиптической орбите, когда скорость сближения компоненты с наблюдателем максимальна, наблюдатель видит весь яркий фронт ударной волны. Когда компонента удаляется от наблюдателя, фронт ударной волны экранируется компонентой. В результате блеск звезды достигает максимума примерно тогда, когда минимальна лучевая скорость (отрицательная лучевая скорость означает приближение источника), что соответствует наблюдениям цефеид.

Этого не объясняет (пока?) гипотеза пульсаций:
«При этом можно ожидать, что максимум блеска будет в фазе наибольшего сжатия, т.е. минимума радиуса. Но наблюдается это не всегда, во многих случаях максимум блеска наступает примерно на 0,13 Р позже, чем предсказывает простая теория, и соответствует, как упоминалось выше, наибольшей скорости сжатия. Делались попытки, используя различные теоретические методы, решить проблему «запаздывания фазы»; впрочем, для теоретиков она не представляется значительной» [Гоффмейстер, Рихтер, Венцель. Переменные звезды. М. 1990, стр. 46-47].

[KMM]

И?
Вообще, пульсации мирид гораздо сложней, чем у цефеид, потому что структура этих звёзд гораздо сложней. Главное в том видеоролике, что нет там никакой двойственности, а есть именно пульсации, что и требовалось доказать.
Знаете, есть такие звёзды, где двойные окружены общей оболочкой. Знаете как они называются в классификации ОКПЗ? Симбиотические звёзды. Только спектры там другие: есть спектры звёзд с линиями поглощения, которые в зависимости от движения вокруг барицентра смещаются, а есть и неподвижные эмиссионные линии газовой оболочки. Вот потому эти звёзды и назвали симбиотическими, как раз из-за такого "составного" спектра.
Вы что думаете, люди настолько глупы, что не отрабатывали досконально разные теории и сравнивали с наблюдательными фактами?

[Mars]

Цефеиды - далеко не единственные пульсирующие звёзды, есть и другие типы пульсирующих переменных, например, мириды. Chi Cygni expands and dims, and then contracts and brightens over 408 days - полученны изображения хи Лебедя - мириды. Как видите, таки пульсируют, а не затмеваются.

+1 Сейчас разрешение интерферометров достигло уровня при котором уже можно различить оба компонента затменно-переменной звезды. Например бета Лиры:

Так что если бы цефеиды затмевались, то это было бы видно.

[Kostyrko]

Цитата KMM: «Вообще, пульсации мирид гораздо сложней, чем у цефеид, потому что структура этих звёзд гораздо сложней».

Сложности, скорее, с применением самого пульсационного механизма:
«Попытки применения теории пульсации к долгопериодическим переменным звездам не дали положительных результатов (Скотт,1945; Жевакин,1953,1954, 1955)…
В основе изменения блеска и появления ударной волны должно быть циклическое выделение энергии внутри звезды, механизм которого в настоящее время неизвестен» [Пульсирующие звезды. Под ред. Б.В. Кукаркина. М. 1970. стр. 345].

Гипотеза Белопольского о двойственности «пульсирующих» звезд эту проблему разрешает.

Цитата KMM: «Главное в том видеоролике, что нет там никакой двойственности, а есть именно пульсации…»

Столь категоричные высказывания используют в целях популяризации, одним из элементов которой является предложенный Вами видеоролик, не снабжённый пояснениями.
Между тем, например, в работе (http://arxiv.org/abs/0910.3869) авторы отмечают, что определение диаметра сильно модельно зависимо. В этой работе впервые предложена двухкомпонентная модель мирид. Модель включает 7 параметров, описывающих фотосферу с потемнением к центру, окружающую звезду оболочку, и пятно на поверхности звезды, разрешающее проблему сферической симметрии модели.
Т.е. в предложенном Вами видеоролике, о пульсациях звезды можно говорить только в рамках модели пульсирующей звезды.

Цитата KMM: «…двойные окружены общей оболочкой».

Имеющиеся оценки для Дельта Цефея с периодом 5 дней и 9 часов: сверхгигант массой 5 солнечных масс и радиусом 41,6 солнечных радиусов (http://ru.wikipedia.org/wiki/Дельта_Цефея).
Для модели двойной звезды с компонентами, представляющими собой одинаковые звезды главной последовательности, вращающиеся по круговым орбитам, орбиты имеют радиус около 15 млн. км. Т.е. орбиты для такой модели Дельта Цефея расположены внутри оболочки сверхгиганта.

Цитата KMM: «…не отрабатывали досконально разные теории и сравнивали с наблюдательными фактами?»

Теория пульсаций объясняет кривые блеска некоторых переменных звезд и не объясняет, например, почему максимум блеска цефеид примерно соответствует минимуму лучевой скорости.
Баллистический принцип сложения скорости света со скоростью источника может объяснить характер изменения блеска цефеид, но не объясняет спектральных особенностей этих звезд.
Спектральные особенности поясняются механизмом воздействия ударных волн.

Интересно, рассматривал ли Белопольский баллистический принцип сложения скорости света и скорости источника применительно к тесным двойным звездам?

[Kostyrko]

Цитата Mars: «…если бы цефеиды затмевались, то это было бы видно».

Для наблюдения двойной звезды как затменной необходимо, чтобы луч зрения был слабо наклонён к плоскости орбит компонент двойной системы:
«Оценки показывают, что около четверти или даже почти половина звезд нашей Галактики являются двойными звездами. При удачной ориентации плоскости орбиты двойная звезда может показывать «затменную переменность блеска». Компоненты затменных систем, как правило, расположены близко друг к другу, так как вероятность наблюдения с Земли затмений у широких систем очень мала (см. рис. 123)» [Гоффмейстер, Рихтер, Венцель. Переменные звезды. М. 1990, стр. 229].

Для цефеид в приближении тесных двойных систем уместно обратиться к рис. 4.3 (http://www.astronet.ru/db/msg/1188258), поскольку здесь вид кривой лучевой скорости типичен для классических цефеид:



Пусть жирной точкой на рисунке обозначен тёмный, главный компонент двойной системы, а блеск цефеиды практически полностью определяется ярким компонентом, причем яркий компонент движется на рисунке по часовой стрелке и максимум блеска соответствует точке с. Тогда затмения будут малозаметны. Хотя представляется, что связанные с затмениями вариации блеска у некоторых цефеид могут быть обнаружимы.

[Mars]

Цитата Mars: «…если бы цефеиды затмевались, то это было бы видно».

Для наблюдения двойной звезды как затменной необходимо, чтобы луч зрения был слабо наклонён к плоскости орбит компонент двойной системы:
«Оценки показывают, что около четверти или даже почти половина звезд нашей Галактики являются двойными звездами. При удачной ориентации плоскости орбиты двойная звезда может показывать «затменную переменность блеска». Компоненты затменных систем, как правило, расположены близко друг к другу, так как вероятность наблюдения с Земли затмений у широких систем очень мала (см. рис. 123)» [Гоффмейстер, Рихтер, Венцель. Переменные звезды. М. 1990, стр. 229].

Для цефеид в приближении тесных двойных систем уместно обратиться к рис. 4.3 (http://www.astronet.ru/db/msg/1188258), поскольку здесь вид кривой лучевой скорости типичен для классических цефеид:



Пусть жирной точкой на рисунке обозначен тёмный, главный компонент двойной системы, а блеск цефеиды практически полностью определяется ярким компонентом, причем яркий компонент движется на рисунке по часовой стрелке и максимум блеска соответствует точке с. Тогда затмения будут малозаметны. Хотя представляется, что связанные с затмениями вариации блеска у некоторых цефеид могут быть обнаружимы.

Я имел в виду что с помощью интерферометров вроде CHARA, можно  увидеть затмевается диск звезды или пульсирует. Вот например знаменитая эпсилон Возничего. Оказалось что затмение вызывается пылевым диском

http://www.youtube.com/watch?v=oagYb9JC52Y&feature=player_embedded

Так же точно на этом интерферометре были получены изображения цефеид, где явно видно что звезда пульсирует, подобно тому как пульсирует хи Лебедя на той анимации.

[KMM]

Цитата KMM: «Вообще, пульсации мирид гораздо сложней, чем у цефеид, потому что структура этих звёзд гораздо сложней».

Сложности, скорее, с применением самого пульсационного механизма:
«Попытки применения теории пульсации к долгопериодическим переменным звездам не дали положительных результатов (Скотт,1945; Жевакин,1953,1954, 1955)…
В основе изменения блеска и появления ударной волны должно быть циклическое выделение энергии внутри звезды, механизм которого в настоящее время неизвестен» [Пульсирующие звезды. Под ред. Б.В. Кукаркина. М. 1970. стр. 345].

И? Почитайте в той книжке ещё и про звёзды типов RV Tau, RR Lyr.
Вообще, мне ещё в 2000 году один из учёных КрАО говорил, что эта книга в значительной мере устарела, но всё-таки интересно ознакомится.
Можете ещё почитай поновей книгу http://heritage.sai.msu.ru/ucheb/Samus/2_3.html
Проблемы в деталях, в первичных упрощённых подходах.

Гипотеза Белопольского о двойственности «пульсирующих» звезд эту проблему разрешает.

Да ничего она не решает. Эта гипотеза с трудом объясняет только кривые лучевых скоростей, но не справляется с особенностями спектра, показателей цвета и т.д., даже кривые блеска она не объясняет!
Как вы не понимаете, что да, есть такие реальные объекты, где двойственность определяет многие особенности наблюдаемых фактов, но есть принципиальные расхождения, которые помогают при детальном анализе отличить звёзды с одним типом переменности от звёзд с другим типом переменности?!

Цитата KMM: «Главное в том видеоролике, что нет там никакой двойственности, а есть именно пульсации…»

Столь категоричные высказывания используют в целях популяризации, одним из элементов которой является предложенный Вами видеоролик, не снабжённый пояснениями.
Между тем, например, в работе (http://arxiv.org/abs/0910.3869) авторы отмечают, что определение диаметра сильно модельно зависимо. В этой работе впервые предложена двухкомпонентная модель мирид. Модель включает 7 параметров, описывающих фотосферу с потемнением к центру, окружающую звезду оболочку, и пятно на поверхности звезды, разрешающее проблему сферической симметрии модели.

Пояснения были на странице, где была приведена ссылка на этот ролик. Главная моя задача тут была показать вам, что пульсации таки да, есть, а не двойственность.
Я сразу говорил, что у мирид есть не только пульсации, там всё сложней.
Да, конкретное число диаметра получить зависит от моделей, но не общая тенденция - изменения диаметра таки есть!

Т.е. в предложенном Вами видеоролике, о пульсациях звезды можно говорить только в рамках модели пульсирующей звезды.

Вот с этим я выводом я не согласен. Авторы упомянутой вами статьи не отвергают пульсации, они подтверждают изменения диаметра звезды. Эта работа является лишь усложнением и дополнением тех упрощённых моделей, которые были раньше, с целью описать новые наблюдательные факты. Главное, новые данные не опровергают старую общую направленность моделей, а лишь дополняют новыми деталями. Но двойственности тут совсем не место.

Цитата KMM: «…двойные окружены общей оболочкой».

Имеющиеся оценки для Дельта Цефея с периодом 5 дней и 9 часов: сверхгигант массой 5 солнечных масс и радиусом 41,6 солнечных радиусов (http://ru.wikipedia.org/wiki/Дельта_Цефея).
Для модели двойной звезды с компонентами, представляющими собой одинаковые звезды главной последовательности, вращающиеся по круговым орбитам, орбиты имеют радиус около 15 млн. км. Т.е. орбиты для такой модели Дельта Цефея расположены внутри оболочки сверхгиганта.

Возникают очень большие трудности с интерпретацией спектра. А с пульсационной теорией как раз всё нормально.
Да и теоретические расчёты эволюции звёзд определили зоны нестабильности, куда как раз замечательно вписываются цефеиды.
Кстати сказать, есть двойные цефеиды, есть даже двойные звёзды, где оба компонента цефеиды - "звёздный зверинец" полон разных сочетаний. Каждые такие объекты имеют свои особенности.

Цитата KMM: «…не отрабатывали досконально разные теории и сравнивали с наблюдательными фактами?»

Теория пульсаций объясняет кривые блеска некоторых переменных звезд и не объясняет, например, почему максимум блеска цефеид примерно соответствует минимуму лучевой скорости.

Здрасьте! Прекрасно объясняет! Даже в той статье на Википедии про Дельту Цефея всё вкратце расписано. Вы не читали разве? Потом, с таким, как, например, там объяснением понятно и запаздывание, потому-то, как вы приводили цитату, для теоретиков это запаздывание не представляется проблематичным.

Баллистический принцип сложения скорости света со скоростью источника может объяснить характер изменения блеска цефеид, но не объясняет спектральных особенностей этих звезд.

И много чего ещё не объясняет. Значит, данная гипотеза неверна.
Понимаете, либо Ритц объясняет цефеиды двойственностью, но тогда должны отсутствовать "нормальные" двойные, что на самом деле не так, либо всё правильно в современных общепризнанных интерпретациях.

Спектральные особенности поясняются механизмом воздействия ударных волн.

А с какой стати ударные волны должны возникать вдруг при обычном "танце" двух звёзд вокруг общего центра масс?

[KMM]

Да, кстати, Kostyrko, большая к вам просьба, пользоваться нормальным способом цитирования для удобства чтения.

[Kostyrko]

Цитата КММ: «Да, кстати, Kostyrko, большая к вам просьба, пользоваться нормальным способом цитирования для удобства чтения…»

Практически всегда я готовлю сообщения для форума, не находясь в сети. Цитаты обычно оставляю урезанными настолько, чтобы подчеркнуть мысль, которую хочу прокомментировать. Стараюсь всё по нескольку раз перепроверить, однако иногда остаюсь неудовлетворённым степенью подготовки сообщений – когда допускаю ошибки или остаюсь непонятым. Если цитирую фразу из другой темы, то привожу ссылку. Цитаты и свой текст разделяю абзацами.
Подобный стиль цитирования на форуме применяют и другие, например, уважаемый Хартиков Сергей. Такой стиль оформления сообщений мне также удобен. Извините.

Цитата КММ: «…книга в значительной мере устарела…»

Вот информация посвежее – из предложенной Вами ссылки:
«Механизм пульсаций ДПП до конца не выяснен. Ещё в 1950-е гг. делались попытки создать теорию пульсаций ДПП, аналогичную теории для цефеид. В качестве "клапана" для выхода энергии предлагалась ионизация водорода в подфотосферных слоях звёзд (у цефеид "клапан" - вторая ионизация гелия). Однако удовлетворительной теории нет до сих пор» (http://heritage.sai.msu.ru/ucheb/Samus/2_3.html).

Цитата КММ: «Прекрасно объясняет! Даже в той статье на Википедии про Дельту Цефея всё вкратце расписано».

В той статье нет объяснения, почему максимум блеска цефеид примерно соответствует минимуму лучевой скорости. У Вас есть ссылки с объяснением этого наблюдательного факта? Я не встречал, приведите, пожалуйста.

Цитата КММ: «…Ритц объясняет цефеиды двойственностью, но тогда должны отсутствовать "нормальные" двойные…»

Почему "нормальные" двойные не искажаются в наблюдениях, подробно поясняется в упоминавшейся ранее статье (http://www.talyzin.narod.ru/FactInt.html).
«Итак, двойные звезды, для которых эффект раздвоения еще мог бы наблюдаться, должны или располагаться ближе Проксимы Центавра, или сиять на Земном небе гораздо ярче Сириуса. Иными словами, не существует оптически-двойных звезд, для которых эффект раздвоения мог бы быть наблюдаем в самые современные наземные телескопы».

Цитата КММ: «…но есть принципиальные расхождения, которые помогают при детальном анализе отличить звёзды с одним типом переменности от звёзд с другим типом переменности…»

Задача различения звёзд по типу переменности не тривиальна и во многом субъективна:
«На каждые несколько переменных, которые удается объединить в новый тип, поверив в то, что они обладают общностью каких-то признаков пока появляется такое количество новых переменных, не похожих ни на одну другую, что число уникальных объектов в каталоге не уменьшается»
(http://www.astronet.ru/db/msg/1187284).

Цитата КММ: «А с какой стати ударные волны должны возникать вдруг при обычном "танце" двух звёзд вокруг общего центра масс?»

Пусть две звезды движутся по эллиптическим орбитам внутри общей газовой оболочки. Тогда при движении звёзд в газовой среде со сверхзвуковой скоростью (более порядка 10 км/с) должны возникать ударные волны. Наблюдаемые лучевые скорости для цефеид 10-70 км/с.

[Kostyrko]

Цитата КММ: «И много чего ещё не объясняет. Значит, данная гипотеза неверна».

Теория Ритца кое-что объяснить может.
Как объясняется основное утилитарное свойство цефеид, зависимость период-светимость (http://www.astronet.ru/db/msg/1188531), в разных моделях этих звезд?

В модели пульсаций период в основном зависит от средней плотности вещества звезды (т.е. в конечном счете от полной массы и радиуса); немного зависит от внутреннего строения звезды (в частности, чем больше концентрация вещества к центру, тем меньше период основной моды при заданных массе и радиусе). Для некоторых типов звезд, например, типа RR Лиры, имеющих сходное строение, теоретическое соотношение хорошо выполняется. (http://www.astronet.ru/db/msg/1188567).

В модели двойственности цефеид, в приближении выполнения третьего закона Кеплера (http://www.astronet.ru/db/msg/1188368), и в упрощении неизменности орбит компонент с изменением массы звезды, – масса звезды обратно пропорциональна квадрату периода.
С другой стороны, для масс звёзд, характерных для цефеид (~ 1 солнечных масс), светимость звёзд пропорциональна четвертой степени их массы (http://www.astronet.ru/db/msg/1189297).
Т.о. в приближении двойственности цефеид, период такой системы массой в две массы Солнца (две одинаковых звезды главной последовательности спектрального класса G2 и массой в одну солнечную массу каждая) пропорционален второй степени массы звезды.

Поскольку цефеиды примерно на одну звёздную величину ярче звёзд главной последовательности той же массы, избыток яркости в модели двойственности цефеид можно пояснить двумя механизмами.
Один из механизмов – баллистический принцип сложения скорости света со скоростью источника – может привести к кажущемуся увеличению яркости до двух раз (менее одной звёздной величины). Поэтому основным механизмом увеличения яркости следует всё же считать другой механизм – воздействие ударных волн на вещество общей оболочки.

А переменные звёзды действительно сложны для моделирования, проблемы в деталях, «там всё сложней». И вряд ли все их наблюдаемые свойства можно объяснить единственным механизмом.

[Kostyrko]

Цитата Mars: «Так же точно на этом интерферометре были получены изображения цефеид, где явно видно что звезда пульсирует…»
Цитата КММ: «…но не общая тенденция - изменения диаметра таки есть!»

Эти вопросы как-то поднимались в другой теме (https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,57147.msg1304474.html#msg1304474). Имеются лишь модельные расчеты на основании косвенных данных и в предположении пульсирующей природы механизма цефеид.
Или действительно появились непосредственные наблюдения пульсаций звёзд? Тогда дайте, пожалуйста, ссылки.

[Kostyrko]

Цитата КММ: «Эта гипотеза с трудом объясняет только кривые лучевых скоростей, но не справляется с особенностями спектра, показателей цвета и т.д., даже кривые блеска она не объясняет!»

Как гипотеза Белопольского может объяснить все эти вещи?
Пусть в общую газовую оболочку погружена двойная звездная система. Главный компонент – тёмный и более массивный. Спутник – звезда главной последовательности спектрального класса G. Спутник вращается вокруг главного компонента по эллиптической орбите, как это изображено на нижнем рисунке (под номером 3) из ответа #44 (https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,78400.msg1379712.html#msg1379712). Скорость движения спутника по орбите превышает звуковую, а спутник движется по часовой стрелке.

В таком случае перед движущимся спутником существует ударная волна. Когда спутник находится в точке с, скорость его сближения с наблюдателем максимальна, а яркий фронт ударной волны виден полностью. Когда спутник находится в этой точке с, цефеида имеет максимум блеска и минимум лучевой скорости.
В точке d спутник удаляется от наблюдателя с максимальной скоростью, а сам спутник экранирует от наблюдателя наиболее яркую часть ударной волны. Учтём, что орбита двойной системы расположена внутри газовой оболочки. При этом точка a эллиптической орбиты расположена ближе всего к наблюдателю и меньше всего погружена в газовую оболочку (с точки зрения наблюдателя). А вот точка b орбиты спутника видна сквозь часть оболочки наибольшей толщи, и блеск цефеиды, если исключить влияние ударной волны, в этом случае будет минимальным.
Суммарное влияние ударной волны и поглощения света в газовой оболочке даёт видимую картину изменения блеска цефеиды: блеск возрастает быстро, за меньшую долю периода, при перемещении спутника от точки b к точке с, и медленно уменьшается за большую долю периода, при перемещении спутника от точки с к точке b. В точке b может происходить затмение спутника главным компонентом, но здесь блеск цефеиды минимален и влияние затмения маскируется.
Этот же механизм двойственности объясняет главные характеристики мирид. Учитывая относительно большие размеры газопылевой оболочки у этих звёзд и большую величину поглощения в оболочке, естественным представляется наблюдаемые изменения блеска: порой более 10 звёздных величин в визуальном диапазоне, но порядка 1 звёздной величины в инфракрасном диапазоне. Теория пульсаций этих наблюдательных особенностей не объясняет.

Некоторые особенности спектра и показателей цвета цефеид в пульсационной теории объясняют воздействием ударных волн, но механизм их происхождения в этой теории остаётся неоднозначным, в отличие от модели двойственности.

Вряд ли Белопольский предполагал наличие общей газовой оболочки у цефеид. Вряд ли он, когда писал диссертацию, предполагал даже наличие межзвёздной среды: наблюдательные доказательства этого появились в 30-х годах прошлого века. Но наверняка Белопольский придерживался классического баллистического принципа сложения скорости света со скоростью источника: к тому времени СТО (вкупе со вторым постулатом) ещё не была создана.

[Mars]

Цитата Mars: «Так же точно на этом интерферометре были получены изображения цефеид, где явно видно что звезда пульсирует…»
Цитата КММ: «…но не общая тенденция - изменения диаметра таки есть!»

Эти вопросы как-то поднимались в другой теме (https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,57147.msg1304474.html#msg1304474). Имеются лишь модельные расчеты на основании косвенных данных и в предположении пульсирующей природы механизма цефеид.
Или действительно появились непосредственные наблюдения пульсаций звёзд? Тогда дайте, пожалуйста, ссылки.

http://www.eso.org/public/images/eso0609a/

Two model images of the Cepheid star L Carinae as deduced from the interferometric observations: in the near-infrared from VINCI measurements (left) and in the mid-infrared from MIDI (right). In both cases, an envelope is found to surround the star. The contribution from the envelope is about 5% in the near-infrared and significantly more in the thermal infrared. As L Carinae is 17,000 times brighter than the Sun, this means that its envelope alone is several hundred times brighter than our Sun!

Так как в интерферометре изображение получают после обработки интерференционной картины с нескольких телескопов, то поэтому это и называется "Модель изображения".

[Kostyrko]

Может ли гипотеза Белопольского объяснить эффект Блажко?

«В начале XX века С.Н.Блажко открыл периодические изменения периода и формы кривой блеска у двух звезд типа RRAB - XZ Cyg и RW Dra. У этих звезд моменты максимумов блеска отклоняются от линейной формулы в ту или иную сторону - запаздывают или опережают эфемеридные. Синхронно изменяется и форма кривой блеска. Характерной особенностью эффекта Блажко у звезд типа RR Лиры является то, что период эффекта Блажко где-то на два порядка больше периода основного колебания» (http://heritage.sai.msu.ru/ucheb/Samus/2_5.html).

Заметим, что плоскость орбиты двойной звезды может прецессировать вокруг оси, не перпендикулярной к этой плоскости. «В пользу такой картины прецессии свидетельствует тот факт, что в классических рентгеновских двойных системах также наблюдаются прецессионные эффекты, например в системах Cyg X-1, LMC X-4, LMC X-3, Her X-1» (http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/1058.html).

В приближении двойственности пульсирующих звёзд эффект Блажко можно объяснить прецессией орбитальной плоскости: наклон орбитальной плоскости тесной двойной системы относительно картинной плоскости периодически изменяется. Когда орбита двойной звезды видна с ребра, амплитуда изменения блеска должна быть максимальной. Когда же орбитальная плоскость образует с картинной плоскостью минимальный угол, то в этом случае амплитуда изменения блеска должна быть минимальной. В те периоды, когда орбита видна почти с ребра, на кривой блеска может проявляться эффект затмения.
Такие явления действительно наблюдаются:
«Самый замечательный пример эффекта Блажко обнаружили в 2000г. Э.Шмидт и К.Ли у переменной V422 Her: ее амплитуда в лучах V меняется от 0^m.27 до 1^m.39. Интересно, что при большой амплитуде звезда показывает характерную для ее периода кривую типа RRA, в то время как при малой амплитуде кривая блеска напоминает тип RRC» (там же; кривые блеска на рис. 2.30).
Рисунок из оригинальной статьи (http://astro.unl.edu/observatory/v442her/v442her.html):



Как видно на рисунке, вблизи минимума блеска наблюдается характерная для затмений горизонтальная линия: в это время яркий компонент затмевается компонентом низкой яркости, и блеск звезды почти полностью обусловлен компонентом низкой яркости. Выходя из затмения, яркий компонент увеличивает свой блеск очень быстро, возрастание блеска звезды происходит всего за 0,1 периода. Если бы затмевающий компонент был прозрачным, то наблюдаемая фаза возрастания блеска была бы плавной, и продолжалась около 0,3 периода. Действительно, как только плоскость орбиты повернётся из-за прецессии так, что орбита станет видна не с ребра и затмения прекратятся, мы увидим кривую, изображённую на рис. 2.30е у Самуся.
Понятно и изменение амплитуды блеска звезды в зависимости от угла между плоскостью орбиты и лучом зрения. Если орбита звезды видна с ребра, то амплитуда изменения блеска максимальна. Если бы удалось увидеть орбиту этой звезды в плане, то в таком положении блеск в течение всего периода оставался бы почти постоянным. Действительно, тёмный компонент, яркий компонент и возбуждаемая ударная волна почти не изменяют блеска при наблюдении орбиты в плане, когда оба компонента и фронт ударной волны на протяжении всего периода видны в одном и том же ракурсе. В отличие от наблюдений орбиты с ребра, наблюдение её в плане не приводит к изменению наклона фронта ударной волны к лучу зрения, и не влечёт за собой связанного с этим изменения блеска.

Пульсационная теория, в отличие от гипотезы Белопольского, не даёт удовлетворительного объяснения эффекта Блажко.

[Дмитрий Вибе]

Kostyrko, давайте-ка Вы уже прекратите сыпать цитатами, а будете делать конкретные предсказания в числах. Дальнейшие Ваши подборки цитат я из этой темы буду удалять.

[Kostyrko]

Оценим размеры цефеид, предсказываемые приближением двойственности; сравним с размерами для приближения одиночных пульсирующих звёзд.
Дельта Цефея имеет массу 5 солнечных масс и период 5,37 суток, что согласно третьему закону Кеплера даёт величину большой полуоси эллиптической орбиты 0,1 а.е. или 21 радиус Солнца. Радиус Дельта Цефея оценивают величиной того же порядка (41,6 солнечных радиусов).

Массы цефеид оценивают величинами до 16 масс Солнца, а их периоды редко превышают 50 суток. Эти данные дают размер большой полуоси орбиты двойной системы 0,7 а.е. или 150 солнечных радиусов. Эта оценка совпадает с существующими оценками для наибольшего размера цефеид.

Следует отметить, что оценки масс цефеид выполнены по расчётам теоретических моделей, причём разные методы дают массы, которые могут отличаться в три раза (сведения по состоянию на 1990 год). Как и все теории, теория звёздных пульсаций развивается в направлении всё большего соответствия наблюдениям. И если считать, что модельные оценки для приближения пульсирующих одиночных звёзд удовлетворительно соответствуют действительности, то гипотеза двойственности Белопольского также даёт близкие к реальности оценки.

[Kostyrko]

Какие предсказания о возможной связи отдельных типов пульсирующих звёзд с космическими структурами следуют из гипотезы Белопольского?

Кривые блеска, по форме как у цефеид, имеют и другие типы переменных звёзд. Меньшие периоды (доли суток) имеют звёзды типа RR Лиры; более продолжительные периоды (до года и более) имеют мириды. Поскольку двойные системы могут содержать звёзды разнообразных спектральных классов, то переменные звёзды двух самых многочисленных классов (RR Лиры и мириды) могут быть тесными двойными системами. Тогда в структурах с наибольшей концентрацией звёзд, т.е. в областях с наиболее сильным межзвёздным взаимодействием, должны преобладать самые тесные, короткопериодические двойные с сильно выраженным эффектом Блажко. Действительно, в шаровых звёздных скоплениях среди переменных звёзд преобладают звёзды типа RR Лиры, имеющие к тому же низкую металличность, что соответствует свойствам шаровых скоплений. Звёзды этого типа в дисковой подсистеме Галактики практически свободны от эффекта Блажко и имеют нормальное содержание металлов. Вероятно, время от времени отдельные тесные двойные системы испаряются из шаровых скоплений в результате частых взаимодействий с другими звёздами внутри скоплений.

Теория пульсаций таких наблюдательных фактов не предсказывает, да и механизма мирид не объясняет.

[Дмитрий Вибе]

Kostyrko, ещё раз напоминаю: если Вы берётесь объяснять свойства цефеид, то делайте это в числах, а не в лирических очерках.

[Kostyrko]

Кривая блеска цефеиды имеет характерный вид: блеск возрастает в течение примерно 0,3 периода, и спадает в течение 0,7 периода. Такой характер блеска в приближении двойственности объясняется тем, что при движении компонента двойной системы в газовой среде возникает ударная волна; фронт ударной волны, являясь асимметричным, приводит к наблюдаемым периодическим изменениям блеска двойной звезды. В самом деле, величина блеска, создаваемого фронтом ударной волны, зависит от угла зрения, под которым виден фронт, и от степени экранирования фронта компонентом, создающим этот фронт.
Двойная звезда может содержать компоненты разной массы и разного блеска, а наблюдатель в каждый момент времени видит суммарный блеск обоих компонентов, фронтов ударных волн и общей оболочки. Положим, что переменность блеска цефеиды обусловлена лишь фронтами ударных волн, а блеск обоих компонентов и общей оболочки не меняется.
Поскольку наблюдаемые амплитуды лучевых скоростей цефеид равны 10-70 км/сек, то положим, что ударная волна возникает при лучевой скорости компонента 10 км/сек. В этих приближениях рассмотрим влияние масс и блеска компонентов на кривую блеска двойной системы в нескольких сценариях.

1. Компоненты по массе отличаются вдвое, и тяжелый компонент движется по своей орбите с лучевой скоростью 7 км/сек. В этом случае лёгкой компонент движется вдвое быстрее, со скоростью 14 км/сек. Тяжёлый компонент движется с дозвуковой скоростью и в изменениях блеска не участвует, поскольку не создаёт ударной волны. Легкий компонент движется со сверхзвуковой скоростью и порождает ударную волну. В зависимости от фазы периода цефеиды, фронт ударной волны наблюдается в определённом ракурсе, и возникает характерная для цефеид плавная кривая блеска.
2. Тяжёлый компонент имеет скорость 10 км/сек, равную скорости звука. Возникает ударная волна не только от быстрого, но и от медленного компонента. Интенсивность излучения фронтом ударной волны тем больше, чем выше скорость компонента, поэтому амплитуда изменения блеска, обусловленная быстрым компонентом, в данном случае больше амплитуды изменения блеска, обусловленной медленным компонентом. Если один из компонентов двойной системы приближается к наблюдателю, то второй компонент при этом удаляется от наблюдателя, поэтому две кривые блеска, вызванные ударными волнами от разных компонентов, при этом сдвинуты друг относительно друга примерно на полпериода. И в наблюдениях цефеиды возникает картина горба малой амплитуды на нисходящей ветви кривой блеска большой амплитуды.
3. Компоненты имеют равные массы и одинаковый блеск и движутся в общей оболочке со сверхзвуковой скоростью, т.е. амплитуды лучевых скоростей компонентов выше 10 км/сек. В этом случае компоненты порождают одинаковые ударные волны, и кривая блеска содержит два горба одинаковой высоты.
4. Оба компонента движутся со сверхзвуковой скоростью, а массы компонентов отличаются вдвое. Пусть при этом из-за двойного различия в массах блеск тяжёлого компонента превышает блеск лёгкого компонента в 2⁴ = 16 раз (http://www.astronet.ru/db/msg/1188431). Тогда блеском лёгкого компонента можно пренебречь, а в наблюдениях такой цефеиды кривая блеска снова будет выглядеть гладкой.
В этом сценарии лёгкий компонент может быть белым карликом или нейтронной звездой, тогда различия компонентов в размерах и блеске будут более существенными; более существенными будут и различия в интенсивностях излучения фронтов ударных волн, порождаемых компонентами цефеиды.

Т.о. гипотеза Белопольского предсказывает появление горба на кривых блеска цефеид. Соответствует ли это предсказание наблюдениям?

[Kostyrko]

Согласно наблюдениям, кривые блеска цефеид гладкие до периода примерно 6 суток, когда появляется горбик, как видно на рисунках кривых блеска цефеиды Эта Орла (Eta Aquilae, η Aql) с периодом 7,176641 суток и массой около 7 солнечных масс (http://stars.astro.illinois.edu/sow/etaaql.html) – горбик наблюдается при значении фазы примерно 0,3-0,4:

К сожалению, мне неизвестно, что писал по этому поводу Белопольский. А ведь его диссертация была посвящена изучению лучевой скорости как раз этой цефеиды…
Для цефеид с периодом около 10 суток кривая блеска имеет два максимума близкой амплитуды, а для периодов цефеид более примерно 20 суток кривая блеска снова становится гладкой.

Справедливости ради следует отметить, что в пульсационной теории также имеется объяснение горба на кривых блеска цефеид. Так, теорией Р. Кристи объясняется появление горбов на кривых блеска, возникающих в результате отражения пульсационных волн от границы, отделяющей стабильное ядро звезды от пульсирующей оболочки [Цесевич В.П. Переменные звезды и их наблюдение. М. 1980. стр. 65].