Pulsationsmodi von Cepheiden

Einige klassische Cepheiden pulsieren gleichzeitig in zwei oder sogar drei Modi. Ihre Lichtkurven können als Überlagerung von Grund- und Obertonmoden erklärt werden.

Die von Ihnen verwendete Terminologie findet sich auch in diesem Artikel (wo Sie auch andere Referenzen haben): "Die Entdeckung vieler Doppelmodus-Cepheiden (DMCs), die sowohl im Grund- als auch im ersten Obertonmodus (F / 10) und im ersten und pulsieren Zweit-Oberton-Modi (10/20)"

Andere Referenz: Klassische Cepheiden

Cepheiden pulsieren

Die grundlegende Beschreibung des Mechanismus hinter Cepheid-Pulsationen finden Sie hier :

Die akzeptierte Erklärung für das Pulsieren von Cepheiden wird als Eddington-Ventil oder κ-Mechanismus bezeichnet, wobei der griechische Buchstabe κ (kappa) die Gastrübung bezeichnet. Helium ist das Gas, von dem angenommen wird, dass es in diesem Prozess am aktivsten ist. Doppelt ionisiertes Helium (Helium, dessen Atomen zwei Elektronen fehlen) ist undurchsichtiger als einfach ionisiertes Helium. Je mehr Helium erhitzt wird, desto ionisierter wird es. Im dunkelsten Teil des Zyklus eines Cepheiden ist das ionisierte Gas in den äußeren Schichten des Sterns undurchsichtig und wird daher durch die Strahlung des Sterns erhitzt und beginnt sich aufgrund der erhöhten Temperatur auszudehnen. Wenn es sich ausdehnt, kühlt es ab und wird dadurch weniger ionisiert und damit transparenter, wodurch die Strahlung entweichen kann. Dann stoppt die Expansion und kehrt sich aufgrund der Gravitationsanziehung des Sterns um. Der Vorgang wiederholt sich dann.

Ich kann es nicht viel besser beschreiben, aber lassen Sie es mich wissen, wenn es klarer gemacht werden muss.

Beachten Sie, dass dieser Mechanismus nicht auf Helium II/III beschränkt ist. Andere Klassen von variablen Sternen funktionieren auf die gleiche Weise. zB RR Lyraes und$\beta$Cepheiden.

Der Gleichgewichtszustand der Sterne

Es wird angenommen, dass sich Sterne in allen Phasen im hydrostatischen Gleichgewicht befinden : Die nach außen gerichtete Druckkraft im Stern (von Gas, Strahlung und manchmal Elektronen- oder Neutronentartung) wird genau durch die nach innen gerichtete Schwerkraft ausgeglichen. In vielen Phasen können wir den Stern zusätzlich als im lokalen thermodynamischen Gleichgewicht befindlich betrachten . Was wir hier wirklich meinen, ist, dass der Stern keine Energie durch Expansion und Kontraktion erzeugt (oder absorbiert). Dies gilt beispielsweise nicht für Sterne vor der Hauptreihe, die nur durch ihre Kontraktion zur Hauptreihe Energie erzeugen.

Cepheid-Pulsationen sind Oszillationen um den Gleichgewichtszustand. Sie sind nicht linear stabil, aber die nichtlinearen Komponenten bedeuten, dass die Schwingungen nicht groß genug sind, um den Stern auseinander zu reißen. Die Berechnung der Frequenzen ist entweder ein kniffliges Eigenwertproblem sechster Ordnung oder eine Simulation der Schwingung, aus der durch Analyse der Ausgabe die Frequenzen bestimmt werden können.

Welche Moden angeregt werden, ist ein ähnlich kompliziertes Problem. Es gibt viele Dinge, die wir noch nicht gelöst haben! Aber Sie können sich das System als einen angetriebenen, gedämpften Oszillator vorstellen. Der Antrieb wird durch den oben beschriebenen Opazitätsmechanismus gegeben, und die Dämpfung hängt mit der Gleichgewichtsstruktur des Sterns zusammen. Daher befinden sich die angeregten Moden normalerweise dort, wo sie am besten zusammenpassen, was zufällig die Grundmode (wo sich der gesamte Stern als Ganzes ausdehnt oder zusammenzieht) oder die Obertöne (wo sich verschiedene Schichten ausdehnen oder zusammenziehen) sein kann.

[Zusätzlich zu der bereits von Py-ser bereitgestellten Antwort]

Im Körper eines Cepheiden gibt es eine regelmäßige oder periodische Änderung der Differenz zwischen dem Gravitationsdruck und dem Strahlungsdruck. Dieser Strahlungsdruck ist auf den darin enthaltenen Brennstoffverbrauch zurückzuführen, leichtere Elemente wie Wasserstoff und Helium, die einer Kernfusion unterzogen werden, um schwerere Elemente zu bilden. Der Gravitationsdruck entsteht natürlich durch die Elemente und Verbindungen im Stern.

Einer nimmt zu, dann ab, gleicht dem anderen ab und nimmt dann weiter ab und steigt wieder an, und dies geschieht periodisch. Auf dieses Gleichgewicht zwischen beiden Drücken wird hier Bezug genommen.