Цефеиды. Белопольский был прав?

[Kostyrko]

Гипотеза цефеид как тесных двойных звезд, защищавшаяся А.А. Белопольским с конца XIX века, встретилась с непреодолимыми трудностями (https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,78400.msg1372647.html#msg1372647). Какие же эти трудности? А вот какие.

«В девяностых годах переменность лучевых скоростей цефеид была открыта для трёх классических цефеид А.А. Белопольским. В это же время Н.А. Умов высказал мысль о том, что эти звёзды являются физически-переменными пульсирующими звёздами, а не спектрально-двойными, как думали первоначально. Решительным аргументом в пользу этой гипотезы было открытие периодического изменения интенсивности линий» [А.А. Белопольский. Астрономические труды. М. 1954. стр. 308].

Во времена Белопольского не рассматривали(?) двойные звёздные системы в приближении наличия у них общей газовой оболочки. Плотность, газовый состав оболочки, и характер изменения свойств оболочки от точки к точке орбиты могут быть причиной периодического изменения интенсивности линий.
Кроме того, общая оболочка обладает не нулевой оптической толщей, что также может вызывать периодические изменения интенсивности линий в наблюдениях. В этом случае максимальное влияние на наблюдаемые свойства оказывает наиболее мощная оболочка, что и имеет место для мирид.
Наконец, интенсивность спектральных линий может периодически изменяться в зависимости от расположения фронта ударной волны по отношению к наблюдателю и к компоненту, создающему ударную волну.

И если периодическое изменение интенсивности спектральных линий цефеид – это главный (и единственный?) аргумент в пользу пульсационной теории, то возврат к гипотезе Белопольского не за горами.

А как теория пульсаций объясняет наличие у некоторых цефеид двух групп спектральных линий переменой интенсивности, причём фазы изменения интенсивностей этих двух групп обратны?

[Тать]

Kostyrko

Во времена Белопольского не рассматривали(?) двойные звёздные системы в приближении наличия у них общей газовой оболочки.

а она есть? Наверное не "в приближении" а в предположении?

А как теория пульсаций объясняет наличие у некоторых цефеид двух групп спектральных линий переменой интенсивности, причём фазы изменения интенсивностей этих двух групп обратны?

Примеры есть? Переменные типа  RR(B) - переменные, характеризующиеся наличием двух одновременно действующих мод пульсации - основного тона с периодом P0 и первого обертона с периодом Р1 (AQ Льва). Отношение Р1/Р0 ≈ 0.745.

[Тать]

Новость по теме Хитрость цефеид: Нестандартные свечи астрономии

[Kostyrko]

Цитата Тать: «а она есть? Наверное не "в приближении" а в предположении?»

В этой теме рассматриваются преимущественно теория звёздных пульсаций и гипотеза Белопольского о двойственности цефеид. Та и другая являются гипотетическими, и в этом смысле логично говорить о предположениях.
С другой стороны, здесь же рассматриваются и две модели, соответствующие этим предположениям. А уж в моделях, наверное, лучше пользоваться словом «приближение».

Модели двойных звёздных систем в общей оболочке рассматривают достаточно давно, например, http://www.astronet.ru/db/msg/1188342 . Согласно оценкам, например, размеров систем, наблюдения не противоречат такой модели цефеид (https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,78400.msg1406445.html#msg1406445). Вот и в предыдущем сообщении Вы привели ссылку с очередными наблюдательными указаниями на наличие оболочки у цефеид.

Цитата Тать: «Переменные типа  RR(B) - переменные, характеризующиеся наличием двух одновременно действующих мод пульсации - основного тона с периодом P0 и первого обертона с периодом Р1 (AQ Льва). Отношение Р1/Р0 ≈ 0.745».

В той же статье из Википедии находим, отчего изменяется период:
«Известны случаи переменности как формы кривой блеска, так и периода (эффект Блажко)».
Эффект Блажко объясняется в гипотезе Белопольского, и не объясняется пульсационной теорией (https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,78400.msg1398287.html#msg1398287).

Цитата Тать: «Примеры есть?»

Примеры двух групп спектральных линий переменой интенсивности освещаются достаточно редко. Создаётся впечатление, что во времена Белопольского этому моменту уделяли больше внимания.
В источнике [А.А. Белопольский. Астрономические труды. М. 1954. стр. 226-233] подробно описаны шесть таких звёзд. По характеру изменения интенсивности переменные спектральные линии разделены на три класса:
1. Наибольшая интенсивность некоторых линий совпадает с максимумом яркости звезды и наибольшими лучевыми скоростями.
2. Наибольшая интенсивность некоторых других линий по времени близка к эпохе максимальных скоростей и максимуму яркости звезды.
3. Кривая интенсивности линии 4077 имеет два максимума интенсивности.

В заключении этой работы, опубликованной в 1928 г., Белопольский пишет:
«Всё подмеченное в характере интенсивности линий в спектре шести звёзд (типа цефеид) есть только первая попытка систематического изучения подобных явлений. Делать гипотезы о связи совокупности процессов в звёздах – блеска, движения и интенсивности линий, конечно, в настоящее время преждевременно» (стр. 233).
Обратите внимание: более чем за тридцать лет до публикации этой работы гипотеза Белопольского была «похоронена» на основании его же спектральных наблюдений цефеид (https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,78400.msg1445330.html#msg1445330)!

Интересно, принял ли, в конце концов, Белопольский пульсационную теорию, или так и остался при своём мнении? Похоже, он остался при своём мнении, иначе уже давно не ссылались бы на гипотезу Белопольского.

[Тать]

Kostyrko, Вы уж заодно и комменты добавляйте, я так нихухры не понял, в чем разница п1 и п2:

1. Наибольшая интенсивность некоторых линий совпадает с максимумом яркости звезды и наибольшими лучевыми скоростями.
2. Наибольшая интенсивность некоторых других линий по времени близка к эпохе максимальных скоростей и максимуму яркости звезды.

В обоих случаях наибольшая интенсивность линий совпадает с макс скоростей и макс яркости.
 Если речь о спектрально двойных звездах, то там по раздвоению спектра это определяется. В паре звезды обычно разного спектрального класса (или...?) и затменная двойная определяется по изменению интенсивности линий одного и другого спектра. Если ни того ни другого нет, можно предполагать, что пульсирующая. Я так понимаю, поправьте.

[Kostyrko]

Цитата Тать: «В обоих случаях наибольшая интенсивность линий совпадает с макс скоростей и макс яркости».

В общем случае корректнее говорить не о совпадении, а о близости. Вот и Белопольский в той же работе 1928 г. пишет об этом:
«Максимумы и минимумы в одних случаях совпадают (близко) то с минимумом, то с максимумом блеска или максимальными лучевыми скоростями. Характер этих кривых пока подразделяется на три типа или лучше на два, если типы кривых λ 4201 и λ 4205 зачесть в одну категорию, а тип λ 4077 в другую» (стр. 232-233).

Цитата Тать: «Если речь о спектрально двойных звездах, то там по раздвоению спектра это определяется. В паре звезды обычно разного спектрального класса (или...?) и затменная двойная определяется по изменению интенсивности линий одного и другого спектра».

Спектральные линии обоих компонентов двойной системы видны не всегда, а только для компонентов близкого блеска:
«Спектрально-двойными называются в настоящее время тесные двойные и кратные звёзды, расстояния компонентов у которых меньше того, которое может разрешить данный телескоп на данном уровне техники. Таким образом о двойственности или кратности таких звёзд можно судить лишь по смещению линий в их общем спектре. При этом в квадратуре, т.е. когда звёзды расположены на прямой, перпендикулярной к лучу зрения, линии в спектре оказываются зачастую раздвоенными. Наоборот, в соединении, когда обе звезды расположены по лучу зрения, линии оказываются одиночными. Правда, это наблюдается только тогда, когда обе звезды имеют приблизительно одинаковые светимости. В том случае, когда вторая звезда оказывается слабее более чем на 0^m,7, в спектре удаётся рассмотреть лишь линии более яркого компонента. Это наблюдается в большинстве случаев (85%). В таком случае о двойственности судят по переменной лучевой скорости яркого компонента» (стр. 304-305).

Принимая во внимание то, что цефеиды изменяют свой блеск с амплитудой от 0,5 до 2,0 звёздных величин (http://www.astronet.ru/db/msg/1188283), поведение спектральных линий в гипотезе двойственности этих звёзд выглядит естественным.

[Kostyrko]

Цитата Тать: «…затменная двойная определяется по изменению интенсивности линий одного и другого спектра. Если ни того ни другого нет, можно предполагать, что пульсирующая».

Если верна гипотеза Белопольского о двойственности цефеид, то почему у классических цефеид, как тесных двойных систем, не наблюдаются признаки затмений?

Плоскость орбиты двойной системы наклонена к картинной плоскости под углом i, который называется наклонением орбиты. У затменных переменных звёзд наклонение i мало отличается от 90^о, иначе не происходило бы затмений. [Цесевич В.П. Переменные звезды и их наблюдение. М. 1980. стр. 28].
Исходя из известных оценок периода и массы d Цефея, скорости компонентов при их движении по эллиптическим орбитам должны быть порядка 100 км/с, наблюдаемые же амплитуды лучевых скоростей примерно на порядок ниже. Это означает, что наклонение i для этой звезды мало отличается от 0^о. Поэтому затмений и не происходит. Если орбиту d Цефея наблюдать с ребра, то эта звезда будет классифицирована уже не как цефеида, а как затменная переменная.

Отсюда получаем следующий критерий проверки гипотезы Белопольского. Если сравнить цефеиду и затменную переменную с одинаковыми массами и с одним периодом, то амплитуда лучевых скоростей у цефеиды будет меньше, чем у затменной переменной.
Гораздо удобнее воспользоваться этим критерием для одной и той же звезды, если наблюдается эффект Блажко, например, для переменной V422 Her.
«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» (http://heritage.sai.msu.ru/ucheb/Samus/2_5.html).
Признаки затмения наблюдаются в фозе RRA (https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,78400.msg1398287.html#msg1398287). Поэтому в фазе RRA амплитуды лучевых скоростей для этой звезды должны быть выше, чем в фазе RRC. Интересно, отвечает ли гипотеза Белопольского этому критерию? Наблюдательных данных о зависимости амплитуды лучевых скоростей от фазы эффекта Блажко я пока не нашёл.

[Тать]

Kostyrko

«Спектрально-двойными называются в настоящее время тесные двойные и кратные звёзды, расстояния компонентов у которых меньше того, которое может разрешить данный телескоп на данном уровне техники.

Вот именно. Вы пользуетесь источниками 30-летней давности.

Если верна гипотеза Белопольского о двойственности цефеид, то почему у классических цефеид, как тесных двойных систем, не наблюдаются признаки затмений?

Потому, что "если" А она неверна и проблемы нет.

«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»

Какие физические основания для такого разделения на RRa, RRb и RRc? Речь у Самуся о наблюдательных - форма кривой. Так как магнитная активность Солнца подвержена периодическим изменениям, а вместе с этим изменяется и его светимость (см. Солнечный цикл), его можно рассматривать как переменную звезду.
 На цефеидах эти процессы более выражены, вот и все объяснение их периодичности. Они же много больше Солнца: Цефеиды представляют собой жёлтые яркие гиганты, гиганты или сверхгиганты спектральных классов F и G. А что там происходит? может такое:

Загляните сюда

[Kostyrko]

Приходится констатировать: взаимосвязи эффекта Блажко и лучевых скоростей уделяют не очень много внимания. Удалось найти об этом у Цесевича [Пульсирующие звезды. Под ред. Б.В. Кукаркина. М. 1970. стр. 225-226]. На рис. 75 приведены, в том числе и лучевые скорости звезды RR Lyr в 1962 г.. При этом в фазе RRA размах лучевой скорости составлял примерно 25 км/с, а в фазе RRС примерно 20 км/с.
Т.о. на этом примере гипотеза Белопольского находит наблюдательное подтверждение предсказываемого характера взаимосвязи эффекта Блажко и амплитуды лучевой скорости.

[Kostyrko]

Как гипотеза Белопольского объясняет место звезд типа RR Лиры на диаграммах цвет-величина шаровых звездных скоплений?

«Выделяется характерная именно для шаровых скоплений последовательность - горизонтальная ветвь. Она как бы разорвана на две части так называемым пробелом Шварцшильда … Если нанести на диаграмму средние точки для звезд типа RR Лиры, они попадут как раз в пробел Шварцшильда (Усреднение надо проводить следующим образом: перевести наблюдаемые величины в интенсивности, вывести средние по времени интенсивности, а затем вновь перейти к звездным величинам). Итак, как правило
1) все звезды типа RR Лиры в данном шаровом скоплении локализованы на диаграмме цвет - величина на горизонтальной ветви, в пробеле Шварцшильда;
2) постоянные звезды на горизонтальной ветви в пробеле Шварцшильда отсутствуют. Второе утверждение верно с точностью до нескольких исключений, причем окончательно не выяснено, все ли такие исключения обусловлены попаданием на диаграмму звезд, в действительности не принадлежащих скоплению, а также неточностями фотометрии» (http://heritage.sai.msu.ru/ucheb/Samus/2_5.html):



Если звезда типа RR Лиры представляет собой двойную систему, компоненты которой разные, принадлежат горизонтальной ветви по обе стороны от пробела Шварцшильда, то наблюдаемая интенсивность звезды типа RR Лиры будет являться суперпозицией интенсивностей её компонентов.
Это подтверждают и наблюдения звёздного состава шаровых скоплений:
«У одних скоплений, например, у M 13, почти все звезды горизонтальной ветви лежат по высокотемпературную сторону от пробела Шварцшильда; переменных типа RR Лиры в таких скоплениях мало или нет совсем. У других скоплений, скажем, у 47 Тукана, звезды горизонтальной ветви лежат по низкотемпературную сторону от пробела Шварцшильда; переменных типа RR Лиры также мало. И лишь в промежуточном случае, когда середина населенного звездами участка горизонтальной ветви попадает в полосу нестабильности, скопления оказываются богатыми переменными типа RR Лиры».

Т.о. гипотеза Белопольского легко объясняет расположение звёзд типа RR Лиры в пробеле Шварцшильда.

[Kostyrko]

Цитата Тать: «Вы пользуетесь источниками 30-летней давности».

Ближайшей к Земле цефеидой считается Полярная звезда, расстояние до которой 132 пк (https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,78400.msg1343192.html#msg1343192). Может ли современный телескоп разрешить на такой дистанции отдельные компоненты двойной звезды, расстояние между которыми имеет порядок 10 0,1 а.е.?

Цитата Тать: «А она неверна и проблемы нет».

Я пытаюсь шаг за шагом объяснять свойства пульсирующих звёзд в рамках гипотезы двойственности Белопольского. Пока это удаётся. Напротив, не все свойства этих звёзд объясняет теория пульсаций. Если можете, укажите, пожалуйста, свойства, которые объясняет теория пульсаций, но не объясняет гипотеза Белопольского.

[LeMay]

Ближайшей к Земле цефеидой считается Полярная звезда, расстояние до которой 132 пк (https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,78400.msg1343192.html#msg1343192). Может ли современный телескоп разрешить на такой дистанции отдельные компоненты двойной звезды, расстояние между которыми имеет порядок 10 а.е.?

Посчитать не пробовали?

Я пытаюсь шаг за шагом объяснять свойства пульсирующих звёзд в рамках гипотезы двойственности Белопольского. Пока это удаётся. Напротив, не все свойства этих звёзд объясняет теория пульсаций. Если можете, укажите, пожалуйста, свойства, которые объясняет теория пульсаций, но не объясняет гипотеза Белопольского.

Вам не удалось объяснить ни одного свойства пульсирующих звёзд двойственностью.

[Kostyrko]

Цитата Le May: «Посчитать не пробовали?»

Примеры расчёта есть здесь: http://www.talyzin.narod.ru/FactInt.html .

Цитата Le May: «Вам не удалось объяснить ни одного свойства пульсирующих звёзд двойственностью».

Какое конкретно объяснение свойств пульсирующих звёзд, из приведённых в настоящей теме, в рамках гипотезы Белопольского не соответствует наблюдениям и общепринятым представлениям, и почему?

[LeMay]

Примеры расчёта есть здесь: http://www.talyzin.narod.ru/FactInt.html .

Цитата Le May: «Вам не удалось объяснить ни одного свойства пульсирующих звёзд двойственностью».

Где расчет наблюдаемости современной аппаратурой предполагаемых спутников близких цефеид?

Какое конкретно объяснение свойств пульсирующих звёзд, из приведённых в настоящей теме, в рамках гипотезы Белопольского не соответствует наблюдениям и общепринятым представлениям, и почему?

У вас нет никаких объяснений в этой теме, кроме отвлечённых рассуждений. Возьмите одну из близких цефеид (например, эта Орла), создайте модель на основе "гипотезы Белопольского", количественно рассчитайте параметры этой модели и сравните с всем накопленным наблюдательным материалом.

[Kostyrko]

Цитата Le May: «Посчитать не пробовали?»

В тесных двойных системах размеры звёзд сопоставимы с размерами их орбит. В статье http://www.talyzin.narod.ru/FactInt.html рассмотрен пример с расстоянием между звёздами 0,13 а.е.. Размеры цефеид оцениваются также величиной порядка 0,1 а.е. (https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,78400.msg1406445.html#msg1406445). К сожалению, в ответе #70 (https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,78400.msg1460637.html#msg1460637) мною допущена опечатка, вместо 0,1 а.е. указано 10 а.е.. Виноват. Исправил.

[Kostyrko]

Цитата Le May: «Где расчет наблюдаемости современной аппаратурой предполагаемых спутников близких цефеид?»

В ответе (https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,78400.msg1406445.html#msg1406445) приведены оценки размера орбиты Дельта Цефея в предположении двойственности этой звезды. Расчёт наблюдаемости современной аппаратурой отдельных компонентов тесной двойной системы имеется в статье http://www.talyzin.narod.ru/FactInt.html .

Цитата Le May: «Возьмите одну из близких цефеид (например, эта Орла), создайте модель на основе "гипотезы Белопольского", количественно рассчитайте параметры этой модели и сравните с всем накопленным наблюдательным материалом».

Вы предлагаете формат, характерный скорее для научной статьи, а не для дискуссии в текущем разделе форума.
Требованию соответствия всему наблюдательному материалу теория пульсаций не отвечает. Например, как отмечалось, эта теория не объясняет эффект Блажко и природу мирид. Кроме того, в 1970 г. Жевакин как будто показал, почему максимум блеска цефеид близко совпадает с минимумом лучевых скоростей [Пульсирующие звезды. Под ред. Б.В. Кукаркина. М. 1970. стр. 39 и далее]. Однако, уже в 1990 г. другие исследователи отмечают, что проблема всё ещё не решена (https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,78400.msg1378159.html#msg1378159).
В этой связи представляется, что если какая-то теория объясняет абсолютно все наблюдения, то создание новых теорий может выглядеть не очень логичным. Однако теория звёздных пульсаций не объясняет всех наблюдений, поэтому естественен поиск других путей. И если гипотеза Белопольского о двойственности способна объяснить больше наблюдений, то она окажется ближе к действительности, чем теория пульсаций.

Цитата Le May: «У вас нет никаких объяснений в этой теме, кроме отвлечённых рассуждений».

В настоящей теме рассмотрено соответствие гипотезе Белопольского наблюдений кривых блеска цефеид, лучевых скоростей, эффекта Блажко и др. Вместе с тем, обсуждались ещё не все наблюдательные свойства цефеид. Если у Вас есть какие-то возражения к уже выполненным рассуждениям, приведите их, пожалуйста. Буду также признателен, если укажете свойства цефеид, которые не может объяснить гипотеза их двойственности (возможно, вкупе с другими механизмами).

[LeMay]

Понятно. Приведённый "расчет наблюдаемости" отбрасывает оптическую интерферометрию - ещё бы, прямые наблюдения пульсаций, приведённые Mars, не укладываются в вашу "гипотезу". Без расчетов ваши дальнейшие общие рассуждения - обыкновенные домыслы, обсуждать которые бесполезно.

Вы предлагаете формат, характерный скорее для научной статьи, а не для дискуссии в текущем разделе форума.

Вам неоднократно объяснял 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.

Вам понятен "формат дискуссии"?

[Kostyrko]

Цитата Le May: «Приведённый "расчет наблюдаемости" отбрасывает оптическую интерферометрию - ещё бы, прямые наблюдения пульсаций, приведённые Mars, не укладываются в вашу "гипотезу"».

Уважаемому Mars я ответил в сообщении № 50 (https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,78400.msg1382478.html#msg1382478). Может быть, у Вас имеются данные о прямых наблюдениях пульсаций? Приведите, пожалуйста, ссылки.

Цитата Le May: «Без расчетов ваши дальнейшие общие рассуждения - обыкновенные домыслы, обсуждать которые бесполезно».

Для ведения настоящего обсуждения, как представляется, достаточно оценок, которые и я приводил. Обратите внимание, в настоящей теме я не вводил ни одного гипотетического механизма. Лишь последовательно выступаю в качестве интерпретатора наблюдений на основе известных физических представлений и предположений исследователей. Поэтому непонятно, о каких моих «домыслах» Вы пишете. Поясните, пожалуйста.

Уважаемый Le May, если можете, приведите пожалуйста конкретные возражения против моих рассуждений; укажите свойства цефеид, которые не может объяснить гипотеза двойственности Белопольского (это не моя гипотеза!). Я, конечно, тоже буду пытаться найти такие свойства, ведь это нормальный научный подход в сравнении теорий.

[Дмитрий Вибе]

Для ведения настоящего обсуждения, как представляется, достаточно оценок, которые и я приводил.

Недостаточно, и это явно доказывается тем, что никакого "настоящего обсуждения" здесь нет.

Лишь последовательно выступаю в качестве интерпретатора наблюдений на основе известных физических представлений и предположений исследователей... укажите свойства цефеид, которые не может объяснить гипотеза двойственности Белопольского.

Вы не интерпретируете наблюдения и ни одного свойства цефеид при помощи гипотезы Белопольского не объясняете. Посчитайте на её основе кривые блеска, кривые лучевых скоростей, сравните с наблюдениями и тогда уже называйте себя интерпретатором.

[Тать]

Дмитрий Вибе, с критикой неубедительности рассуждений Kostyrko я полностью согласен - так дела не делаются. Отсутствует последовательное изложение с конкретными примерами, подтверждающими возможную правоту.

Но Ваше вот это вызывает вопросы

Посчитайте на её основе кривые блеска, кривые лучевых скоростей, сравните с наблюдениями и тогда уже называйте себя интерпретатором.

Насколько я (не?)понимаю - кривые блеска это данность, результат измерений. Наблюдаемые  могут не совпадать с "Рачитанными" по десятку причин.
 В проекте planethunters я So far you have classified 364 stars и навидался кривых блеска всяких переменных звезд. Они в основном сильно отличаются от возможных расчетных кривых.
 Какой смысл в таких расчетах?