RR Lyrae: pulseeriv muutuvtäht ja standardküünal
RR Lyrae — pulseeriv muutuvtäht ja usaldusväärne standardküünal: lühiperioodilised pulsatsioonid, globulaarkonnad ja täpsed kaugusemõõdud Linnutee ja lähigalaktikate uurimisel.
RR Lyrae on pulseeriv muutuvtäht Lüüra tähtkujus. See on RR Lyrae muutlike tähtede prototüüp ja nimeandja. Prototüüptäht pulseerib lühikese tsükli jooksul, mis kestab umbes 13 tundi ja 36 minutit (umbes 0,566 päeva). Tähe iseloomulikuks mõõtmiseks kuulub ka selle suurusjärgu radiuse ligikaudne väärtus: RR Lyrae tüüpi tähed on tavaliselt umbes 5,1–5,6 korda suuremad kui Päikese raadius.
Tüüp ja füüsikalised omadused
Need tähed kuuluvad peamiselt A (ja harvem F) spektriklassi pulseerivate tähete hulka. RR Lyrae tavaline mass on väiksem kui Päikesel — tüüpiline praegune mass jääb ligikaudu poole kuni kahe kolmandiku Päikese massi vahemikku (umbes 0,5–0,7 M☉). Arvatakse, et nad on evolutsiooni käigus massi kaotanud, ehkki nende eelnev nooremmass võis olla umbes 0,8 M☉ või veidi suurem.
Vanus ja keemiline koosseis: RR Lyrae-tüüpi tähed on tavaliselt vanad, madala metallilisusega II populatsiooni tähed. Need asuvad Hertzsprungi–Russelli diagrammil horisontaalsel harus (horizontal branch), mis viitab tuumades käimasolevale heeliumi tuumareaktsioonile.
Pulsatsioonimehhanism ja tüüpide eripära
RR Lyrae tähed pulseerivad sarnaselt Cepheidi muutujatega, mistõttu eeldatakse, et pulseerimise mehhanism (kõrg- ja madalsurvekihtide vahelduv neelamine ja vabastamine — nn κ-mehhanism) on sarnane. Siiski on nende evolutsiooniline taust teistsugune: erinevalt sageli noorematest ja massiivsematest Cepheididest on RR Lyrae vanad, madalama massiga ja metallivaesed.
Pulsatsiooniperioodid jäävad tavaliselt alla ühe päeva (sagedased väärtused ~0,2–1,0 päeva, tüüpiliselt 0,3–0,7 päeva). Mõned RR Lyrae-tüüpi tähed pulseerivad fundamentaalses režiimis (klass RRab), teised esimeses ületoonis (RRc) ja mõnel esinevad kaksikut-režiimid (RRd). Paljudel RR Lyrae tähistest esineb ka Blazhko-efekt — perioodiline amplituudi ja faasi modulatsioon, mille algpõhjus ei ole päris selge.
Läbivalgustuses (visuaalne) võivad RR Lyrae heleduse muutused olla mõnest kümnendikust kuni mõne magnituudini, sõltuvalt tüübist ja pulsatsiooni omadustest. Nende keskmine absoluutne heleduse väärtus on ligikaudu +0,75 mag (V‑sagedusribal), mis teeb neist ainult 40–50 korda eredamaid kui meie Päike (sõltuvalt bandist ja metallilisusest).
Kasutus standardküünlana ja tähtsus astronoomias
RR-Lüüra tähtede pulseerimise perioodi ja absoluutse heleduse suhe ei ole nii tugev ja selge kui Cepheidide period‑luminosity seos optilises valguses, kuid infra‑punases ning arvestades metallilisuse parandusi on olemas hästi rakendatavad seosed. RR Lyrae tähte kasutatakse laialdaselt standardküünlana eriti Linnutee piires ja lähedal asuvatessüsteemides: nad on tähtsad kauguste mõõtmisel kerakondades ja gloobulaarhallide (gloobulaarsete täheparvede) uurimisel ning samuti vanemate tähepopulatsioonide keemilise koostise ja jaotuse kaardistamisel.
Metallilisusel on mõju RR Lyrae heledusele — madalama metallilisusega tähed võivad erineda keskmisest heleduse poolest — seetõttu arvestatakse täpsete kaugusmõõtude tegemisel sageli metallilisuse (ja mõnikord värvuse) mõju.
Prototähe kaugusemäärangud
Lokaalsete RR Lyrae‑tüüpi muutlike tähtede perioodi ja heleduse suhte tundmine võimaldab määrata kaugemate RR Lyrae‑tähtede kaugusi. RR Lyrae prototähe kaugus jäi suhteliselt ebakindlaks kuni 2000. aastaisteni. 2002. aastal tehti Hubble'i kosmoseteleskoobi abil täpsem parallaximeetus, mille tulemuseks oli ligikaudu 5% viga ja kauguseks määrati 854 valgusaastat (262 parsekit). Kombineerides seda tulemust Hipparcose satelliidi ja teiste mõõtmistega saadi sarnane hinnang ligikaudu 860 ly (260 pc).
Mida RR Lyrae uurimine annab
- Neid kasutatakse galaktilise struktuuri ja halo kaardistamiseks selgitamaks, kuidas Linnutee on moodustunud ja kasvanud.
- Gloobulaarsete parvede kauguse määramisel ja vanusehinnangute seadistamisel on RR Lyrae võtmeroll.
- Blazhko‑efekti ja topeltrežiimide uurimine aitab paremini mõista pulsatsiooniteooriaid ja tähe siseehitust.
Kokkuvõttes on RR Lyrae tüüpi tähed väikesed, vanad ja olulised tööriistad nii tähefüüsika kui ka galaktilise astronoomia jaoks: nad annavad usaldusväärset teavet kauguste, vanuse ja keemilise koostise kohta eelkõige meie Linnutee ja lähikonnaga seotud süsteemides.
RR Lyrae tüüpiline valguskõver
RR Lyrae muutlikud tähed jäävad Hertzsprung-Russelli diagrammi värvuse ja heleduse suhtest teatavasse piirkonda.
Küsimused ja vastused
K: Mis tüüpi täht on RR Lyrae?
V: RR Lyrae on pulseeriv muutuvtäht Lüüra tähtkujus. See on RR Lyrae muutlike tähtede mudeliks.
K: Kui kaua kestab RR Lyrae pulseerimine?
V: RR Lyrae pulseerib lühikese tsükli jooksul, mis kestab 13 tundi ja 36 minutit.
K: Kui suur on RR Lyrae raadius võrreldes Päikese raadiusega?
V: Iga radiaalpulsatsiooni korral muutub tähe raadius 5,1-5,6 korda suurem kui Päikese raadius.
K: Kus leidub RR Lyrae-suguseid tähti tavaliselt?
V: Seda tüüpi tähti leidub sageli kobarlikes kobarates.
K: Mis tüüpi ja massiga on need tähed?
V: RR Lyrae ja selle tüüpi on A (ja harva F) spektriklassi pulseerivad tähed, mille mass on umbes pool Päikese massist.
K: Kuidas neid võrrelda Cepheidi muutujatega?
V: RR Lyraes pulseerivad sarnaselt Cepheidi muutujatega, seega arvatakse, et pulseerimise mehhanism on sarnane; erinevalt Cepheididest on nad aga vanad, väikese massiga, metallivaesed "II populatsiooni" tähed, mis on keskmiselt palju vähem heledamad kui Cepheidid.
K: Kuidas määrati nende kaugus 2002. aastal?
V: 2002. aastal määrati nende kaugus 5% vea piires kindlaks, kasutades Hubble'i kosmoseteleskoobi mõõtmisi koos Hipparcos-satelliidi ja teiste allikate mõõtmistega; tulemuseks oli hinnanguline kaugus 860 valgusaastat (260 parsekit).
Otsige