§ 11. ЗВЕЗДЫ ТИПА RR ЛИРЫ

Эти пульсирующие звезды быстро меняют блеск. У большинства из них периоды заключены в пределах от 0,2 до 0,8 суток, а амплитуды составляют в среднем около одной звездной величины. Последнее обстоятельство позволяет уверенно лаблюдать эти объекты, используя простейшие способы оценок блеска. Многие интересные и важные факты были открыты на основе плотных рядов визуальных наблюдений.

Рис. 20. Кривые блеска звезд типа RR Лиры.

Эти звезды, в соответствии с формой кривой изменения блеска (и продолжительностью периода), объединены в три группы (рис. 20). При этом принимают во внимание так называемую асимметрию кривой блеска — отношение продолжительности восходящей ветви к продолжительности периода: , где — момент максимума блеска, — момент предшествовавшего ему минимума.

Первая группа звезд, характеризуется сильной асимметрией; индекс у них порядка 0,1. Это значит, что подъем блеска длится одну десятую часть периода, т. е. час-полтора. Самая «быстрая» звезда этой группы TV Весов имеет период так что подъем блеска происходит за 40 минут. Чаще всего встречаются звезды с периодами около . Амплитуды их изменения блеска, как правило, больше звездной величины; в редких случаях они достигают двух звездных величин.

Вторая группа, состоит из звезд, имеющих несколько меньшие амплитуды и более продолжительные периоды (от до ) и несколько менее асимметричную форму кривой блеска.

Третья группа характеризуется короткими периодами (от до ), малыми амплитудами, редко превышающими и почти симметричной кривой блеска (е ).

У всех звезд этого типа изменяются и лучевые скорости, что свидетельствует о пульсационпых изменениях радиуса. Момент максимума скорости приближения совпадает с моментом максимума блеска.

Рис. 21. График изменения у звезды типа RR Лиры VZ Геркулеса. Видно внезапное изменение периода около

Во время быстрого роста блеска в водородной оболочке звезды возникает ударная волна и появляются яркие эмиссионные линии в спектре. Они раздваиваются, и разрыв скоростей может достигать 200 км/с.

Синхронно с блеском изменяются и показатели цвета, что вызвало изменением температуры фотосферы. В максимуме блеска звезда становится горячее, а следовательно, белеет.

Систематическое слежение за звездами типа RR Лиры, особенно интенсивно проводимое советскими наблюдателями, обнаружило ряд особенно интересных свойств этих объектов. Благодаря короткому периоду у такой звезды за один год происходит несколько сотен полных циклов колебаний, а это дает возможность за сравнительно короткий срок исследовать, остается ли постоянным ритм колебаний или он испытывает изменения.

При этом исследовании используется способ построения графиков О-С, только определяют моменты не минимумов, а максимумов блеска. На рис. 21 приведен график О-С, полученный при исследовании звезды VZ Геркулеса.

Первоначально ее период был равен . С этим значением периода вычислена эфемерида. Точки в левой части рисунка расположены вблизи горизонтальной линии. Затем следует излом, и точки поднимаются вверх, также вдоль отрезка прямой линии. Теперь период иной: он равен , т. е. внезапно увеличился на или на 0,2 с.

Рис. 22. График О — С у звезды типа RR Лиры RR Близнецов.

Видно их плавное изменение.

В некоторых случаях происходят плавные изменения периода, как показано на рис. 22, где изображен график для звезды RR Близнецов, у которой период . Отклонения достигают суток, т. е. больше, чем на два полных периода! Такие изменения периода называются вековыми. Они связаны, по-видимому, с перестройкой внутреннего строения звезды.

Профессор С. Н. Блажко, много лет наблюдавший визуально на Московской обсерватории, обнаружил еще в начале столетия у двух звезд, XZ Лебедя и RW Дракона, периодические изменения формы кривой блеска и периода. Впоследствии эффект Блажко был обнаружен и у других звезд. Объясняется он сложением двух колебаний, обладающих различными, но близкими друг к другу периодами.

Пусть — период основного колебания, — период вторичного, а П — период биения, которое и вызывает эффект Блажко. Предположим, что меньше . Если за П суток происходит основных колебаний, т. е. , то за это же время должно произойти вторичное колебание, и

Исключая из этих двух равенств получим

У переменной звезды XZ Лебедя Из формулы (17) следует, что

откуда и

Особенно интересен эффект Блажко у тех звезд, период которых испытывает вековые колебания.

Рис. 23. Две предельные формы кривой блеска RZ Лиры как результат действия эффекта Блажко.

В таких случаях, в соответствии с формулой (17), изменяется и период П.

Рисунок 23 иллюстрирует эффект Блажко: на нем изображены две крайние формы изменяющейся кривой блеска. Обращает на себя внимание различие амплитуд.

Далеко не все звезды типа RR Лиры обладают вековыми изменениями периода и эффектом Блажко. Некоторые из них сохраняют ритм колебаний блеска на протяжении нескольких десятилетий, «работая» как лучшие хронометры. Чем объяснить такое различие звезд между собой? Чтобы это понять, надо несколько отвлечься в сторону.

Исследование спектров звезд типа RR Лиpы показало, что хотя они и принадлежат к спектральным классам А — F, в них имеются тонкие различия, и вся совокупность звезд неоднородна по содержанию металлов и водорода в атмосферах.

Звезды с нормальиым содержанием металлов имеют почти стабильные периоды и подобно дельта-цефеидам участвуют в галактическом вращении «единым фронтом». Поэтому их можно отнести к звездному населению I типа.

Звезды, у которых атмосферы обеднены металлами, а преобладает водород, имеют переменные периоды, с сильно выраженным эффектом Блажко, а скорости их пространственных движений направлены хаотично, как у цефеид-дубльве. Это заставляет подозревать, что они принадлежат к старому населению Галактики, к звездам II типа населения.

Заканчивая описание свойств звезд типа RR Лиры, укажем еще на три обстоятельства. Во-первых, звезд этого типа особенно много в шаровых звездных скоплениях, причем среди многие обладают переменными периодами. Во-вторых, еще Герцшпрунг обнаружил в области спектральных классов А и F своей диаграммы провал между главной последовательностью и ветвью гигантов. Этот «герпшпрупговский провал» заполняется звездами типа RR Лиры. В-третьих, существует зависимость между периодом и светимостью, изображенная в левой части рис. 17.