Файл: Явления нестационарности и звездная эволюция..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 141

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

160 П Е Р Е М Е Н Н Ы Е ЗВ Е ЗД Ы ГА Л А КТИ ЧЕСКО ГО ГАЛО [Гл. 4

был изучен в последние годы (Ллойд Ивенс, 1972). В ре­ зультате Ивенс считает возможным наличие звезд типа Миры Кита, кроме упомянутых выше скоплений, также в NGG 5927 (1), 6356 (2), 6388 (3), 6553 (1) и 6712 (1). (В скобках указано число звезд типа Миры Кита, которые Ивенс считает членами скоплений.) Он подмечает тенден­ цию увеличения периода при переходе от скоплений низ­ кой металличности к скоплениям более высокой металличности. Во всяком случае, большинство звезд типа Миры Кита обнаружено пока в скоплениях высокой ме­ талличности. Но, к сожалению, все шаровые скопления высокой металличности расположены в центральной части Млечного Пути и в очень богатых звездных по­ лях. Поэтому вопрос о действительной принадлежности звезд к этим скоплениям требует дополнительных иссле­ дований.

Еще в конце сороковых годов было показано, что в на­ шей Галактике для более старых формаций (сферическая составляющая) характерны короткие периоды звезд типа Миры Кита, тогда как для промежуточной (диск) и плос­ кой (спирали) характерны все более и более длинные пе­ риоды (см., например, Кукаркин 1949; 1957). И кинема­ тика звезд типа Миры Кита находится в согласии с этой закономерностью; звезды с периодами 150—200 дней об­ ладают наибольшей дисперсией скоростей, монотонно уменьшающейся с увеличением периодов. О сходстве особенностей звезд типа Миры Кита в скоплении 47 Тис с звездами сферической составляющей Галактики можно судить и по более поздним исследованиям (см., напри­ мер, Фист, 1965).

В Магеллановых Облаках обнаружено несколько де­ сятков красных переменных, часть которых, безусловно, является звездами типа Миры Кита. Как правило, перио­ ды этих звезд превышают 500 дней. По-видимому, звезды типа Миры Кита, входящие в наиболее молодые формации, обладают действительно самыми длинными периодами. Характерно, что периоды почти всех инфракрасных источ­ ников, отождествленных с звездами типа Миры Кита, велики, и эти звезды обладают хорошо выраженной кон­ центрацией к плоскости Галактики. Периоды всех этих звезд превышают 450 дней. Таким образом, становится очевидной закономерность, связывающая длину периода

i 5]

З В Е З Д Ы ТИ П А W Д ЕВ Ы И RV Т ЕЛ ЬЦ А

161

с возрастом того населения, членами которого они явля­ ются. Тем интереснее и важнее понять, почему одна и та же «болезнь» превращения в звезду типа Миры Кита характерна для звезд как на ранней, так и на поздней ста­ дии их жизни. Здесь можно предполагать две возможности: либо одна и та же звезда на разных стадиях развития проходит различные стадии нестабильности, либо на разных во времени этапах развития звездных систем в стадию нестационарности вступают звезды разной массы.

Большим подспорьем при решении вопроса о месте звезд типа Миры Кита в звездной эволюции было бы изу­ чение содержания тяжелых элементов в их атмосферах. К сожалению, сложные молекулярные спектры этих звезд затрудняют решение проблемы. Однако уже сде­ ланные попытки изучения спектров этих звезд (Меррилл, Дейч, Кинен, 1962; Кинен, 1966) и специально поставлен­ ная фотометрия (Эгген, 1968, 1969а, Ь; 1972а; Локвуд, Уинг, 1971) многообещающи.

§ 5. Звезды типа W Девы и RV Тельца

Большинство цефеид нашей Галактики образуют плос­ кую подсистему, а цефеиды с очень большими периодами связаны, вероятно, со спиральными ветвями. То же самое можно сказать и о цефеидах в М 31 (Ефремов, 1971) и М 33. Подавляющее большинство цефеид в Магеллановых Обла­ ках относится к плоской составляющей. Тем значитель­ нее наличие цефеид в шаровых скоплениях и в нашей Галактике на больших расстояниях от ее плоскости. Эти последние получили название звезд типа W Девы (CW). Их кинематика резко отличается от кинематики цефеид плоской составляющей, но не совпадает с кинематикой шаровых скоплений (см., например, Вули, 1966). На мно­ жественность нуль-пунктов зависимости период — свети­ мость у цефеид указывалось неоднократно (см., например, Кукаркин, 1957). Это означает существование цефеид в самых различных формациях таких сложных звездных систем, как наша Галактика. Нечто подобное стало зву­ чать в современных работах, говорящих о сложности и недостаточности существующих классификаций перемен­ ных звезд (см. например, Эгген, 1972а, Ь).

6 Явления нестационарности


162 П Е Р Е М Е Н Н Ы Е З В Е З Д Ы ГА Л А К ТИ Ч ЕС К О ГО ГАЛО [Гл. 4

Гипотеза происхождения цефеид плоской составляю­ щей нашей Галактики из В-звезд определенных масс (см. главу 1) представляется весьма убедительной. Тем инте­ реснее и загадочнее наличие цефеид в шаровых скопле­

ниях

и на больших

удалениях от плоскости Галактики.

В настоящее время

в шаровых звездных скоплениях из­

 

 

 

вестно около 40 звезд типа

 

 

 

W Девы

и RV Тельца. По­

 

 

 

скольку спектры звезд типа

 

 

 

RV Тельца очень сходны со

 

 

 

спектрами

звезд типа W Де­

 

 

 

вы, рационально рассматри­

 

 

 

вать их совместно. На рис. 51

 

 

 

изображено положение всех

 

 

 

этих звезд на диаграмме Г — Р

 

 

 

в координатах Му —(ВF)0.

 

 

 

Далеко не для всех звезд

 

 

 

определены необходимые па­

 

 

 

раметры. Однако локализа­

 

 

 

ция звезд на диаграмме Г — Р

 

 

 

вполне уверенная.

данных

Рис.

51. Полоса нестабильно­

Сейчас

еще нет

для того,

чтобы определенно

сти,

занимаемая переменными

типа W Девы и RV Тельца.

говорить

 

о

месте

цефеид

звездной эволюции.

Можно

сферической составляющей в

делать

лишь

те или иные

предположения. Известно, что звезды типа W Девы ха­ рактеризуются меньшей устойчивостью периода, чем клас­ сические цефеиды (Паренаго, 1956). К сожалению, как и красные переменные, цефеиды в шаровых скоплениях не являются объектами систематических наблюдений, хотя в последние годы интерес к ним возрос. Однако нет оснований сомневаться, что между цефеидами в шаровых скоплениях и звездами типа W Девы галактического поля имеется большое сходство. На общность фотометри­ ческих характеристик для обеих рассмотренных групп звезд было указано рядом исследователей более 2 0 лет назад (Кукаркин, Куликовский, 1951). R последние го­ ды было убедительно показано, что группа звезд типа W Девы тоже не является однородной по своим характери­ стикам (Васильяновская и др., 1966; Кви, Браун, 1967;

Кви, 1967а; 1967Ь; 1967с).


§ 5] З В Е З Д Ы ТИ П А W Д Е В Ы И RV Т ЕЛ ЬЦ А 163

Следующая рабочая гипотеза может встретить сочув­ ствие. Возможно, что в некоторых шаровых скоплениях, а также среди звезд сферической составляющей (гало) нашей Галактики и других галактик могут встречаться звезды с массами более двух солнечных, запоздавшие, по тем или иным причинам, в своем развитии и оставав­ шиеся на ГП значительно дольше большинства звезд. Не являются ли такими звездами так называемые звездыдезертиры (у нас пока нет принятого термина для обозна­ чения звезд — stragglers, т. е. звезд, располагающихся вне обычных последовательностей на диаграмме Г — Р). Эти звезды, вероятно, продолжают менять свои пара­ метры подобно звездам больших масс, по путям, почти параллельным оси абсцисс на диаграмме Г — Р. Они могут проходить полосу нестабильности и проявлять себя как цефеиды. Разделение звезд типа W Девы на две или более группы по физическим особенностям может быть объяснено неоднократным пересечением полосы неста­ бильности.

Шварцшильд и Херм (1970) выдвигают идею термиче­ ской неустойчивости на очень поздних стадиях развития (после гелиевой вспышки и стадии звезд типа RR Лиры), когда звезда становится многослойной. Расчеты привели к выводу, что звезды на этих поздних стадиях могут по­ кидать последовательность гигантов и ненадолго (^Ю 3 лет) попадать в полосу нестабильности. Но в этом случае массы звезд типа W Девы должны быть меньше масс звезд типа RR Лиры. К сожалению, пока нет надежных методов определения масс звезд типа W Девы. Была сделана попытка определения градиента плотности звезд типа RR Лиры и W Девы в синтетическом шаровом скоп­ лении (Кукаркин, Ворошилов, 1971). Все шаровые скоп­ ления, в которых одновременно встречаются звезды типа W Девы и RR Лиры, были приведены к одному диаметру и расстоянию. На рис. 52 показаны результаты. Звезды типа W Девы образуют более компактную систему, чем звезды типа RR Лиры, т. е. их массы больше масс звезд типа RR Лиры. Действительно, не известно ни одного случая обнаружения звезд типа W Девы на больших расстояниях от центров шаровых скоплений, и имеется множество случаев, когда звезды типа RR Лиры, полно­ стью отвечающие критериям принадлежности к скопле­

6*

164

П Е Р Е М Е Н Н Ы Е З В Е З Д Ы ГА Л А К ТИ Ч ЕС К О ГО ГАЛО

ГГл. 4

нию, обнаруживались на очень больших расстояниях от их центров. Если массы звезд типа W Девы действительно больше масс звезд типа RR Лиры, то концепция Шварцшильда — Херма встретится с непреодолимыми противо­ речиями.

На рис. 53 изображена зависимость период — свети­ мость для всех звезд типа W Девы и RV Тельца в шаровых

Рис. 52. Градиент поверхност­ ной плотности ji звезд типа RR Лиры (точки) и W Девы (крестики) по Кукаркину и Ворошилову (1971); г — рас­ стояние от центра скопления в единицах радиуса скопления.

 

1----------------------

 

1---------------------

1

1

-J?0

 

 

 

 

 

-г?о

 

 

 

л

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

• •

 

-1?0

 

 

 

 

 

o?o

 

• :

• +

 

 

.

+

+

 

 

 

+

 

 

 

i______________i______________ i____—

______ i—

 

О

 

0J

1,0

W

1д/>

Рис. 53. Зависимость период — светимость для звезд типа ■\УДевы и RV Тельца в шаровых скоплениях (по Кукаркину и Расторгуеву, 1972).

скоплениях в системах V и В (Кукаркин, Расторгуев> 1972). Видимые модули расстояний взяты по новым дан­ ным (Кукаркин, Русев, 1972). Для каждой из двух фото­ метрических систем В и V зависимость период — свети­ мость может быть представлена двумя линейными урав­ нениями:

Му =

0 m, 26 — 1 , 1 2

- lg P

(lg P <

1

Д2 ),

M v = + 2 ,6 6 -3 ,8 9 -

lg Р

(lg P >

1

,1 2 ),

М в =

— 0,08 -0,70 - lg P

(lg P <

1

Д2 ),

M B =

+ 3 ,5 1 -4 ,1 1 -

lg P

(lg P >

1

,1 2 ).


§ 5]

З В Е З Д Ы ТИПА W Д Е В Ы И RV Т Е Л Ь Ц А

165

Очень важно отметить, что звезды типа W Девы в ша­ ровых скоплениях не образуют единой группы объектов. Некоторые звезды, отмеченные на рис. 53 крестиками, сильно уклоняются от хорошо выраженной зависимости. Но и их фотометрические особенности (кривые блеска, амплитуды) тоже отличаются от особенностей звезд, опре­ деляющих вид зависимости период — светимость. Осо­ бенно четко это можно проиллюстрировать на примере

трд

НТО

ft1?5

Рис. 54. Кривые блеска цефеид V 60 и V 92 в шаровом скоплении со Сеп, имеющих одинаковые периоды.

двух звезд типа W Девы V 60 и V 92 в шаровом скоплении со Сеп. Обе звезды имеют практически одинаковые перио­ ды (1*349 и l d345 соответственно). Однако амплитуды, медианные звездные величины и формы кривых блеска у них очень различны. Звезда V 60 имеет асимметричную кривую блеска, характерную для большинства звезд та­ кого периода, амплитуду 1™2 (В) и медианную звездную величину 13т9 (В), а звезда V 92 обладает почти симме­ тричной кривой блеска, амплитудой 0™5 (В) и медианной звездной величиной 14™3 (В). Кривые блеска этих звезд изображены на рис. 54. Как видно из рис. 53, еще несколь­

166 П Е Р Е М Е Н Н Ы Е З В Е З Д Ы ГА Л А КТИ ЧЕСКО ГО ГАЛО [Гл. 4

ко звезд сильно уклоняются от зависимости период — светимость. Почти все эти звезды обладают особенностя­ ми, так или иначе отличающими их от звезд, определяю­ щих полученную выше зависимость период — светимость. По-видимому, как и в случае красных переменных, в не­

которых

скоплениях

(м Cen, М 13)

одновременно встре­

чаются

звезды типа

W Девы, находящиеся,

возможно,

на разных этапах развития.

которые

высказал

Очень интересны

соображения,

П. Н. Холопов при изучении переменных звезд в карли­ ковой галактике Малой Медведицы (Холопов, 1971). Несколько звезд с периодом менее суток, причисляющиеся обычно к переменным типа RR Лиры, имеют повышенную светимость и хорошо соответствуют зависимости период — светимость для звезд типа W Девы. Не исключено, что последовательность звезд типа W Девы действительно распространяется на короткие периоды, а последователь­ ность звезд типа RR Лиры — в область периодов более суток (Цесевич, 1970; Мандель, 1971; Кви, 1972).

Всестороннее изучение звезд типа W Девы в галакти­ ческом гало и в шаровых скоплениях представляет важ­ ную задачу, разработка которой, безусловно, будет иметь значение в понимании эволюции звезд на поздних стадиях развития.

§ 6 . Звезды типа RR Лиры

Звезды типа RR Лиры весьма многочисленны. В галак­ тическом поле их известно уже более 6000, а в шаровых скоплениях — около 2 0 0 0 .

В течение нескольких десятилетий звезды типа RR Лиры рассматривались как весьма однородная группа объектов с одинаковыми абсолютными звездными величи­ нами.

Однако уже во второй половине сороковых годов стало выясняться различие в химическом составе некоторых звезд типа RR Лиры (Мюнч, Террацас, 1946; Ивановска, 1953) и в закономерностях их распределения по длине периода в галактическом поле и в шаровых скоплениях (Кукаркин, 1947; 1949). Эти два распределения изобра­ жены на рис. 55. Позднее значительное разнообразие хи­ мического состава атмосфер звезд типа RR Лиры подтвер­