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分類

經(jīng)典造父

經(jīng)典造父 （也稱為第一型造父變星，或仙王座δ型變星）以幾天至數(shù)個(gè)月的周期非常有規(guī)律的脈動(dòng)。經(jīng)典造父是第一星族的變星，質(zhì)量比太陽大4-20倍 ，發(fā)光度可以高達(dá)太陽的100,000倍 。造父一是顆光譜類型為F6-K2的黃巨星，它在脹縮之間的半徑變化達(dá)到數(shù)百萬公里（大約是長(zhǎng)周期變星船底座I的25%） 。

經(jīng)典造父變星在可見光波段光變幅度為0.1到2個(gè)星等，最亮?xí)r光譜型一般為F型，最暗時(shí)為G型或K型，光變周期從1.5天到50天不等。但也有例外的，比如武仙座BP星的光變周期為83.1天，小麥哲倫星系中也發(fā)現(xiàn)過光變周期長(zhǎng)達(dá)二百天的經(jīng)典造父變星。

經(jīng)典造父變星被用來測(cè)量本星系群內(nèi)和之外星系的距離，并且是用來估計(jì)哈勃常數(shù) 。經(jīng)典造父變星也曾被用來闡明我們銀河系的許多特性，像是太陽位于銀河盤面之上，和銀河系在本地的螺旋結(jié)構(gòu) 。

著名的北極星也是一顆造父變星，光變周期約為4天，亮度變化幅度約為0.1個(gè)星等。

第二型造父

第二型造父 （也稱為第二星族造父變星）是第二星族的變星，脈動(dòng)周期在1-50天之間 。第二型造父變星通常是貧金屬星，年老（～100億年）、低質(zhì)量（～0.5太陽質(zhì)量）。第二型造父變星又分成幾個(gè)子群，周期在1-4天的是BL Her子群、10-20天的是W Vir子群、周期超過20天的是RV Tau子群 。

第二型造父變星用來建立至銀河中心、球狀星團(tuán)與星系的距離 。

矮造父變星

矮造父變星即為盾牌座δ變星。其他著名的矮造父變星包括五帝座一（獅子座β）和王良一（仙后座β）?？椗潜粦岩梢彩嵌芘谱淖冃牵巧形茨茏C實(shí)。

異常造父變星

一群在不穩(wěn)定帶上，周期少于2天的脈動(dòng)變星，類似天琴座RR變星，但是光度較高。異常造父變星的質(zhì)量比第二型造父變星、天琴座RR型變星高，也比我們的太陽高。尚不清楚它們是在轉(zhuǎn)回水平分支的年輕恒星，還是聯(lián)星系中進(jìn)行質(zhì)量轉(zhuǎn)移的藍(lán)掉隊(duì)星，或甚至是兩種的混合 。

歷史

在1784年9月10日，愛德華·皮戈特檢測(cè)到天鷹座η的光度變化，這是第一顆被描述的經(jīng)典造父變星。但是，這一種造父變星卻以幾個(gè)月后由約翰·古德利克發(fā)現(xiàn)的變星造父一為代表。造父一的視星等最亮?xí)r為3.7等，最暗時(shí)為4.4等，光變周期為5天8小時(shí)47分28秒。經(jīng)典造父變星的光度與周期的關(guān)聯(lián)性是哈佛大學(xué)的亨麗愛塔·勒維特于1908年調(diào)查了麥哲倫云內(nèi)成千上萬顆的變星所發(fā)現(xiàn)的 。她發(fā)現(xiàn)，造父變星的光變周期越長(zhǎng)，視星等越大。她利用小麥哲倫云中的造父變星確立了視星等和周期之間的準(zhǔn)確關(guān)系，因?yàn)樾←溦軅愒齐x我們足夠遙遠(yuǎn)，恒星又非常密集，其中每顆恒星到地球的距離都可以看作是近似相同的，因此勒維特發(fā)現(xiàn)的光變周期與視星等的關(guān)系可以視為是光變周期與絕對(duì)星等的關(guān)系。由視星等轉(zhuǎn)化為絕對(duì)星等，需要解決周光關(guān)系的零點(diǎn)標(biāo)定問題。她在1912年以25顆造父變星與更進(jìn)一步證據(jù)一起發(fā)表 。

在1913年，丹麥天文學(xué)家埃希納·赫茨普龍對(duì)造父變星做了些研究，利用視差法測(cè)定了銀河系中距離較近的幾顆造父變星，標(biāo)訂了距離尺度。

在1915年，美國天文學(xué)家哈羅·沙普利成功的解決了造父變星零點(diǎn)標(biāo)定的問題，并使用造父變星訂出我們銀河系最初的大小和形狀，以及太陽在期間的位置。

在1924年，愛德溫·哈勃利用仙女座大星系中的經(jīng)典造父變星建立了它的距離，顯示它不是銀河系內(nèi)的成員。這解決了島宇宙辯論所涉及的宇宙和星系是否是同義字的問題，或者銀河系只是組成宇宙的眾多星系中的一個(gè) 。

在1929年，哈勃和米爾頓·赫馬森結(jié)合由造父變星測(cè)量出距離的幾個(gè)星系，和維斯托·斯里弗測(cè)量的星系退行速度，制定了現(xiàn)在稱為哈勃定律的公式。他們發(fā)現(xiàn)宇宙在膨脹（參見：膨脹的宇宙）。但是，在幾年前喬治·勒梅特已經(jīng)提出這種論斷 。

在20世紀(jì)中葉，在將具有不同屬性的造父變星分為不同的類別之后，天文上影響深遠(yuǎn)的距離問題獲得有效的解決。在1940年代，沃爾特·巴德將造父變星分為兩個(gè)族群（經(jīng)典和第二型）。經(jīng)典造父變星是年輕的、質(zhì)量較大的第一星族星，第二型造父變星則是比較老且暗弱的第二星族星 。經(jīng)典造父變星和第二型造父變星遵循不同的周期和亮度關(guān)系。平均而言，第二型造父變星的絕對(duì)星等比經(jīng)典造父變星暗了1.5等（但仍比天琴座RR型變星亮）。早期以造父變星對(duì)距離的測(cè)量，因?yàn)椴唤?jīng)意的摻雜了經(jīng)典造父變星和第二型造父變星，因而變得很復(fù)雜 。沃爾特·巴德開創(chuàng)性的發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致M31的距離增加了4成，和建立了河外星系的距離標(biāo)尺。部分是因?yàn)樘烨僮鵕R的變光周期很短，很早就被確認(rèn)是獨(dú)立的另一種變星（大約在1930年代）。

以造父變星測(cè)量距離的不確定性

捆綁在經(jīng)典造父變星和第二型造父變星之間，對(duì)距離測(cè)量的不確定因素主要是：周光關(guān)系在不同通帶的本質(zhì)，零點(diǎn)和斜率的關(guān)系這兩者都會(huì)沖擊到豐度，以及光度計(jì)的污染（混合）和衰減的變化規(guī)律（通常是未知的），都會(huì)影響到造父變星測(cè)量的距離。所有這些主題在文獻(xiàn)中都有所爭(zhēng)辯 。

這些未解決的事項(xiàng)已經(jīng)導(dǎo)致哈勃常數(shù)的值（以經(jīng)典造父變星建立） 在60 km/s/Mpc和80公里/s/Mpc之間不等 。解決此一差異是天文學(xué)當(dāng)今的首要問題之一，因?yàn)橛钪鎸W(xué)的宇宙參數(shù)受到哈勃常數(shù)數(shù)值精確的制約和影響 。

脈動(dòng)的動(dòng)力學(xué)

在赫羅圖中，大部分脈動(dòng)變星位于一個(gè)狹長(zhǎng)的不穩(wěn)定帶上。造父變星位于這個(gè)不穩(wěn)定帶的上部，光譜型為F到K型。恒星在演化過程中，在赫羅圖上可能數(shù)次穿越不穩(wěn)定帶，在正常恒星和造父變星之間不斷轉(zhuǎn)換。

現(xiàn)今所接受的造父變星脈動(dòng)解釋稱為“愛丁頓閥” ，或“κ機(jī)制”，此處的希臘字母κ（kappa）表示氣體的不透明度。氦被認(rèn)為是過程中最活躍的氣體。雙電離（缺少兩顆電子的氦原子）的氦比單電離的氦更不透明。氦越熱，電離程度也越高。在造父變星脈動(dòng)循環(huán)最暗淡的部分，在恒星外層的電離氣體是不透明的，所以會(huì)被恒星的輻射加熱，由于溫度的增加，恒星開始膨脹。當(dāng)它膨脹時(shí)，他開始變冷，所以電離度降低并變得比較透明，允許較多的輻射逃逸。于是膨脹停止，并且因?yàn)楹阈且Φ奈湛s。這個(gè)過程不斷的重復(fù)著。

這個(gè)熱引擎的脈動(dòng)機(jī)制是亞瑟·愛丁頓在1917年提出的 （他撰寫了一段造父變星的動(dòng)力學(xué)），但是直到1953年S. A. Zhevakin才證實(shí)了氦的電離 像是一種引擎的閥。

范例

經(jīng)典造父變星：天鷹座η、雙子座ζ、劍魚座β、御夫座RT、北極星，和據(jù)以命名的造父一。北極星（勾陳一）是距離最近的經(jīng)典造父變星。雖然這顆恒星展示出許多特性，光變周期約為4天，亮度變化幅度約為0.1個(gè)星等；但是它的距離仍是一個(gè)爭(zhēng)議很多的議題 。

第二型造父變星：室女座W型變星和武仙座BL。

矮造父變星：盾牌座δ、鳳凰座SX。

異常早父變星包括：鯨魚座XZ和牧夫座PL。

相關(guān)條目

周光關(guān)系

第二型造父變星

天琴座RR型變星

脈動(dòng)變星

造父變星型振子

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