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第17章 造父变星

在仙王座中有一颗典型的脉动变星,名为造父一(仙王座δ)。它在最亮时达到3.6等,最暗时达到4.3等,变光幅度为0.7等。变光一次的时间(叫周期)约为5.6天。造父一增亮时比较快(上升曲线比较陡),而变暗时比较慢(下降曲线平缓)。上升段需时约1天半,下降段需时约4天。

造父一大小表示光度与该星大小的变化有关系。原来,造父一是一颗体积经常在膨胀与缩小的星。它就像一只橡皮球,当充气时,气球膨胀变大;放气时,气球收缩变小。气球不断地膨胀、收缩,类似于脉搏跳动(脉动)。因此,这类变星就被人们称为“脉动变星”。造父一膨胀速度最高时,亮度最大;收缩最快时,亮度最小。

造父型变星,按变光周期的长短分为长周期与短周期两种。长周期造父变星,变光周期在1~50天范围内,变光幅度在0.1~2等。短周期造父变星,变光周期在1.5天以内,变光幅度在0.5~1.5等。如天琴座RR星,变光周期约为0.5天,变得很快。目前这类星人们已发现了4000多个。长周期造父变星有时也称为“经典造父变星”。现在已发现近1000个。

1912年,美国女天文学家勒维特(1868~1921)在研究小麦哲伦星云的造父变星(周期在20~120天的约25颗)中发现了造父变星的光度与周期之间有密切的关系,周期愈长,光度愈大。这种关系称之为“周光关系”。例如周期是5.4天的,绝对星等是-2.2等;周期为10天,绝对星等为-3.0等。这样,只要测出了造父变星的变光周期,就容易由相关的图去估计出它的光度(以绝对星等M表示)。而知道了M,距离就可算出来了。实际决定一颗星的绝对星等是相当复杂的,不同学者所得计算式并不完全一致。

在遥远的星团或河外星系中,如果有造父变星,也可利用“周一光关系”去求出该星团或河外星系的距离。由于造父变星在测定天体距离上的重大作用,所以它获得了“量天尺”的称号。