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造父变星的周光关系是什么(造父变星的光度定标零点再暗1.5个星等)

关于造父变星与周光关系

大家好,感谢邀请,今天来为大家分享一下造父变星的周光关系是什么的问题,以及和周光关系的一些困惑,大家要是还不太明白的话,也没有关系,因为接下来将为大家分享,希望可以帮助到大家,解决大家的问题,下面就开始吧!

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造父变星的周光关系是什么周光关系的介绍关于造父变星与周光关系

造父变星(Cepheid

银河系拥有S形曲线

variable

stars)

造父变星是变星的一种,它的光变周期(即亮度变化一周的时间)与它的光度成正比,因此可用于测量星际和星系际的距离。大多数这类变星在光度极大时为F型星(中等温度的热星);在光度极小时为G型星(像太阳那样比较冷的星)。典型星是仙王座δ。1784年约翰-古德利发现了它的光变现象,1912年哈佛天文台的勒维特发现了上述造父变星的周期-光度关系。造父变星现被分为两种性质不同的类型:1、经典造父变星,其周期-光度关系很明显,具有1.5天到长达50天的光变周期,是比较年轻的恒星,大多见于星系的旋臂,属于星族Ⅰ。2、为短周期造父变星,又称星团变星或天琴座RR型变星,光变周期短于一天,光变周期和光度之间没有明显的关系。由于天琴座RR型变星的绝对星等是相同的,因而也可用它们作为距离的指示天体。短周期造父变星属于星族Ⅱ,是年老的恒星,位于银河系的银核和银晕中。经典造父变星的绝对星等可根据它们的光变周期估出,一旦知道绝对星等,变星的距离便可从绝对星等和视星等(可直接测得)算出。右上是用图片制作的动画

仙王座δ星最亮时为3.7星等,最暗时只有4.4星等,这种变化很有规律,周期为5天8小时47分28秒。这称作光变周期。这类星的光变周期有长有短,但大多在1至50天之间,而且以5至6天为最多。由于我国古代将“仙王座δ”称作“造父一”,所以天文学家便把此类星都叫做造父变星。人们熟悉的北极星也是一颗造父变星。科学家们经过研究发现,这些变星的亮度变化与它们变化的周期存在着一种确定的关系,光变周期越长,亮度变化越大。人们把这叫做周光关系,并得到了周光关系曲线。以后在测量不知距离的星团、星系时,只要能观测到其中的造父变星,利用周光关系就可以将星团、星系的距离确定出来。因此,造父变星被人们誉为“量天尺”。

周光关系(英文名:period-luminosity relation)指造父变星具有的光变周期和绝对星等之间的关系。概括的说,就是造父变星的光变周期越长,其光度越大。

可能我说的不是太清楚,凑合看吧。

先说绝对星等。我们看星星,它们都有不同的亮度,人们把肉眼刚刚能够看到的星星的亮度定义为6等星,把比它亮100倍的星星的亮度定义为1等星。这样一来,星等相差一等的星星,它们的亮度就相差2.512倍。当然会有比1等星还要亮的星星,比如月亮,它看上去比任何一颗星星都要亮。再比如太阳,就更亮了。于是,把星等的概念扩而大之,以相同的亮度倍数定义比1等星还要亮的星星,星等就是负的了,太阳好像是-26等星。望远镜和照像术出现后,比6等星更暗的星星也能看到了,同样地,现在能够“看到”十几等的暗星。

这是视星等,就是我们看上去,星星有多亮。但是视星等反映不出星星的真实亮度。星星的视星等与它们与我们的距离有关,距离越近,看起来就越亮,太阳是一颗黄矮星,它之所以这么亮,是因为它是离我们最近的恒星。在银河系中,比太阳大、比太阳亮的恒星比比皆是,只是因为它们距离我们太远,看起来才没有太阳亮。

那么怎么能比较这些恒星的真实亮度呢?人们想了个办法,就是假设我们把这些恒星都放在相同的距离上,再比较它们的亮度,不是就可以知道它们的真实亮度了吗?于是,人们的定义了一个距离,3.26光年,等于1秒差距,也是人为定义的假想的天球的半径。把所有的星星都放在这个距离上,所计算出的星等,就叫“绝对星等”。绝对星等反映的是星星的真实亮度。如果把太阳放在这个距离上,它只是一颗5点几等星,眼神差一点的人都看不到。可见太阳只是一颗很小、很暗的普通恒星。

不管是视星等,还是绝对星等,都是用目视光度来衡量的。意思是肉眼看上去有多亮,也就是可见光的频率范围内。可见光也是电磁波,而恒星不只是发出可见光,有些恒星发出的紫外线、X-射线或伽玛射线甚至比可见光还要强。如果用全波段的电磁波来衡量恒星的亮度,那就乱套了。

现在再说说造父变星。造父变星是当恒星演化到一定阶段时,恒星因引力与辐射的不稳定,发生固定周期的膨胀与收缩变化的恒星,好像在脉动一样。首先发现的这类恒星是仙王座δ,这颗恒星的中文名字叫“造父一”(造父在中国神话中是给黄帝赶车的那个人),所以把这类恒星叫“造父变星”。由于恒星的光度受表面温度和发光面积的影响,所以当恒星膨胀、收缩时,它的亮度也会发生周期性变化。这个周期性变化叫造父变星的“光变周期”。

造父变星这类恒星存在周期性光度变化的现象,是古代就知道的。上世纪大概是1910-1920年代,一个叫勒维特的美国人,在研究大、小麦哲伦星云时,发现了在大小麦云中也有造父变星。而且它们的亮度与变化周期之间存在定量的关系。她发现,造父变星的光变周期越长,视星等越大。视星等代表的是恒星的光度,所以,就把这个关系称为“周期-光度关系”,简称“周光关系”。可是这种关系在银河系内的造父变星中就看不出来(其实是还没有搞清楚这个关系)。但在大小麦云中,由于与我们的距离足够远,使这些造父变星与我们的距离可以认为是一样的,所以这个关系就看出来了。

把勒维特总结出来的周光关系应用到我们银河系,发现用周光关系可以方便地确定银河系内的造父变星与我们的距离,只需要把视星等转换为绝对星等就行了。要知道,在没有任何对比物的宇宙中,要想准确确定一颗恒星的距离是很难的,这也是我们迟迟搞不清银河系乃至宇宙大小的原因。有了造父变星的周光关系,只要这颗造父变星在一个星团中,我们就能知道这个星团与我们的准确距离了,也就知道了星团中所有恒星的绝对星等。再利用这个星团中恒星的其它性质,如它们的光谱型、视星等、颜色(代表表面温度)等,与其它星团或单个恒星相比较,就可以知道这些恒星与我们的准确距离,而不用管是不是有造父变星。

如果在其它星系中找到造父变星,同样也可以知道这些星系与我们的准确距离。

所以,造父变星是名符其实的“量天尺”。

不知道说明白了没有?

关于造父变星的周光关系是什么到此分享完毕,希望能帮助到您。

天文学家的量天尺 造父变星

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