Förmörkas aldrig RR Lyrae-stjärnor?

[Hans Bengtsson]

RR Lyrae-variabler är viktiga stjärnor när man ska bestämma avstånden till relativt närbelägna astronomiska objekt, som klotformiga stjärnhopar. Alla RR Lyrae-stjärnor anses ha ungefär samma absoluta medelljusstyrka (luminositet). Till skillnad från klassiska cepheider och W Virginis-variabler följer de ingen påtaglig period-luminositets-relation.

Tyvärr är vår kunskap om RR Lyrae-variabler fortfarande rätt begränsad, i all synnerhet vore det önskvärt att känna till mera om deras massor. Det faller sig helt naturligt att söka efter förmörkelsesystem där den ena komponenten är en RR Lyrae-variabel. På så sätt skulle man kunna få en avsevärt mycket säkrare bild av RR Lyrae-variablerna som avståndsindikatorer.

Men:
Trots att vi känner till stora mängder RR Lyrae-stjärnor saknar vi säkra exempel på kombinationen RR Lyrae-stjärna + förmörkelsevariabel. Möjligen kan TU Ursae Majoris vara ett undantag, men resultaten där är rätt osäkra.

I en helt färsk artikel …

http://arxiv.org/pdf/1106.0697v1

… redovisar Michael W. Richmond sin analys av ett omfattande fotometriskt material för 3256 olika RR Lyrae-stjärnor belägna i Vintergatans bulb. Nu borde flera förmörkelse-RR-stjärnor ha hittats? Nej, faktiskt kunde inte ett enda säkert fall konstateras! Och det är förstås i sig intressant.

Förutom diverse möjliga urvalseffekter som diskuteras i artikeln, kan man nog också tänka sig att RR Lyrae-stjärnor verkligen undviker att vara dubbla. De har tidigare varit röda jättar långt uppe till höger i HR-diagrammet, och är nu på väg att kontrahera in mot huvudserien. Under stadiet som röda jättar kan man tänka sig att eventuella komponenter, särskilt täta sådana, ”ätits upp” av huvudstjärnan. Kvar blir en enkelstjärna.

Men jakten på förmörkelse-RR-stjärnor kommer säkert att fortsätta.

Mvh
Hans Bengtsson

[Robin Andersson]

Mycket intressant Hans. Betyder detta kanske att det är väldigt önskevärt av forskarna att man observerar fler RR-Lyrae variabler och på så sätt kanske hjälpa till med att förstå denna typ av variabler ännu bättre?

mvh
Robin Andersson

[Hans Bengtsson]

I mina ögon är alla variabla stjärnor extra intressanta ... och RR Lyrae-stjärnor är det definitivt. Deras betydelse som "standardljus" (avståndsindikatorer) ger dem förstås också lite särskild status inom astronomin.

Vad man som observatör bör tänka på, är att använda CCD-fotometri för RR-stjärnor. Vanliga visuella skattningar blir lite väl approximativa med tanke på RR-stjärnornas rätt begränsade amplituder, de passar perfekt för CCD. Kort period och inga jobbiga färger är ytterligare egenskaper som passar CCD-observatörer bra. Lämpligt är att koncentrera sig på enskilda RR-stjärnor - gärna sådana som är bristfälligt studerade - och försöka få helt kompletta ljuskurvor (i form av fasdiagram) för dessa. Någon enstaka observation då och då för en massa olika RR-stjärnor är däremot bortkastad energi.

Som vi tidigare sett, är chansen att hitta en förmörkelse-RR tyvärr ytterst liten om man inte har ett extremt stort råmaterial - men varje individuell RR-stjärna har förstås spännande egenskaper som är väl värda att utröna.

mvh
Hans Bengtsson

[ThomasK]

Jag har haft några funderingar kring RR Lyrae-stjärnor... Borde det inte finnas nåt period/luminositetsförhållande även för dem? De är ju nära släktingar till cepheiderna. De ligger iofs. i ett mycket smalare tvärsnitt av instabilitetsområdet, det är därför de har ungefär samma massa och ljusstyrka, men perioden har ändå ett spann från ca 0.2 till 1.0 dagar, en faktor 5, vilket borde ge ett visst utrymme för avståndsmätning mha. perioden. Eller är det den olika metallhalten mellan olika RR Lyrae-stjärnor som som står för den största orsaken till skillnaden i periodlängd så vi är tillbaka på ruta 1?

[Paul Schlyter]

Visst finns det en period-luminositets-relation även för RR-Lyurae-stjärnor: luminositeten är (såvitt vi vet) oberoende av perioden. Vilket gör det lättare att använda dem som avståndsindikatorer - vi behöver ju inte ens bestämma perioden för att veta luminositeten, det räcker med att variabeln identifierats som en RR Lyrae-stjärna.

Det vi inte kan göra med denna period-luminositets-relation är att ur luminositeten avgöra perioden. Men perioden kan ju bestämmas på andra sätt.

[Hans Bengtsson]

Det kan kanske vara en semantisk fråga, men i min tankevärld finns det ingen period-luminositets-relation om det inte finns någon relation mellan period och luminositet. Det var så jag menade. Jag skrev dock "påtaglig" eftersom vissa studier tyder på att det möjligen kan finnas en svagt utvecklad PL-relation hos RR-stjärnor.

mvh
Hans Bengtsson

[Hans Bengtsson]

Thomas:

Precis som du skriver så finns det ett samband mellan metallhalten hos RR-stjärnor (den kallas traditionellt DeltaS) och den absoluta magnituden. När man säger att alla RR-stjärnor har ungefär samma luminositet, så är det viktigt att lägga märke till ordet "ungefär". För sådana RR-stjärnor där man kan studera spektrum på ett hyggligt sätt bör man ta hänsyn till DeltaS, och använda det kriteriet för att justera luminositeten (och därmed avståndet) något.

Den svaga koppling mellan period och luminositet som har kunnat spåras för RR-stjärnor gäller i huvudsak den infraröda luminositeten. Med all reservation för att det kan finnas nyare studier som eventuellt påvisat en svag PL-relation även i den visuella luminositeten, det är i så fall något jag missat.

mvh
Hans Bengtsson

[Robin Andersson]

En fråga dock:

AH Leo, en variabel som sägs vara en RR-Lyrae variabel men den har ingen bestämd period, enligt SVO (enligt GCVS?). Hur har de bestämt typen av denna stjärna om nu perioden är okänd? Är det på grund av variationerna i luminositet som gör att man kan urskilja de ifrån t.ex. cepheider?

mvh
Robin Andersson

[Hans Bengtsson]

AH Leonis är en ganska speciell RR-stjärna, den uppvisar en extremt kraftig Blazhko-effekt. Avsaknaden av period i GCVS är märklig (jag ser ju också att det är så), men en titt i VSX ger 0.4662609 dygn:

http://www.aavso.org/vsx/index.php?view ... 00-BCS-437

Mera om Blazhko-effekt i allmänhet och AH Leonis i synnerhet hittar man i denna trevligt skrivna artikel:

http://www.aavso.org/vsots_ahleo

mvh
Hans Bengtsson

[Robin Andersson]

Oj då, hade ingen aning om att vissa variabler studeras så här intensivt, mycket kul att läsa detta dock. Tack!

mvh
Robin Andersson

[ThomasK]

Jag fick läsa på lite om RR Lyrae-stjärnorna och hittade att temperaturen varierar något mellan olika RR Lyr-stjärnor medan absoluta magnituden är nästan konstant. Med olika temperatur men med samma luminositet blir resultatet stjärnor med olika radie och detta i sin tur kan föklara den olika periodlängden. Som vi var inne på tidigare kan också stjärnornas metallicitet påverka periodlängden. Sen har typen RRab (som pulserar i grundtonen) lite längre period än RRc (som pulserar i första övertonen)

[Robin Andersson]

/.../(som pulserar i grundtonen/.../(som pulserar i första övertonen)

Vad betyder det?

[ThomasK]

Pulserande stjärnor svänger sig ungefär som strängar konstigt nog. I "grundtonen", den mest visuellt märkbara, sväller och krymper hela stjärnan. "Första övertonen" innebär att halva ytan sväller utåt samtidigt som den andra halvan drar ihop sig, den svänger runt en s.k nodlinje. Vid högre övertoner är det fler områden och nodlinjer som svängningen sker vid. Jag la in en bild i artikeln om variabla stjärnor på Wikipedia där man kan få en idé om hur det hänger ihop. http://sv.wikipedia.org/wiki/Variabla_stj%C3%A4rnor

[Paul Schlyter]

Det kan kanske vara en semantisk fråga, men i min tankevärld finns det ingen period-luminositets-relation om det inte finns någon relation mellan period och luminositet. Det var så jag menade. Jag skrev dock "påtaglig" eftersom vissa studier tyder på att det möjligen kan finnas en svagt utvecklad PL-relation hos RR-stjärnor.

Relationen finns (ljusstyrkan är såvitt man vet konstant och oberoende av perioden). Men det du begär är att relationen ska innebära att ljusstyrkan förändras med perioden, dvs att dess derivata ska vara skilt från noll.

http://sv.wikipedia.org/wiki/Relation

[Hans Bengtsson]

Jo, jag tänkte att det nog var så du såg det hela, dvs strikt matematiskt. Men det finns ju också en väl etablerad astronomisk terminologi, och enligt den finns det ingen period-luminositets-relation om perioden inte förändras med luminositeten. Första bästa bok jag tittar i, Åke Wallenquists "Astrofysikens grunder", säger t.ex. angående RR Lyr-stjärnornas ("de kortperiodiska cepheidernas") luminositet:

"Den är nära nog oberoende av perioden, dvs. inbördes uppvisar de kortperiodiska cepheiderna ingen periodluminositetsrelation".

Men, som sagt, det finns en del intressanta nya studier som antyder att det trots allt kan finnas en svag PL-relation åtminstone i infrarött, t.ex. denna:

http://arxiv.org/abs/1105.0055

mvh
Hans Bengtsson