Estrelas Variáveis Pulsantes

Algumas estrelas incham e encolhem ritmicamente, brilhando e escurecendo em ciclos regulares; as mais famosas delas, as Cefeidas, pulsam com períodos que revelam sua verdadeira luminosidade e, assim, medem distâncias cósmicas.

Definition

Estrelas variáveis pulsantes são estrelas cujo brilho muda periodicamente porque suas camadas externas se expandem e contraem, impulsionadas por instabilidades em sua estrutura, e não por eclipses ou causas externas.

Scope

O tópico abrange as principais classes de estrelas pulsantes, incluindo Cefeidas, RR Lyrae e variáveis de longo período e anãs, a faixa de instabilidade no diagrama de Hertzsprung-Russell, o mecanismo kappa que impulsiona as pulsações, a relação período-luminosidade que torna as Cefeidas velas padrão, e o campo mais amplo da asterosismologia que usa oscilações para sondar o interior estelar.

Core questions

• Por que algumas estrelas pulsam?
• O que é a faixa de instabilidade?
• Como a relação período-luminosidade torna as Cefeidas indicadores de distância?
• Como as oscilações revelam o interior de uma estrela?

Key concepts

• faixa de instabilidade
• mecanismo kappa
• variável Cefeida
• estrela RR Lyrae
• relação período-luminosidade
• pulsação radial
• asterosismologia

Key theories

O mecanismo kappa e a faixa de instabilidade

Em uma zona onde o hélio parcialmente ionizado se torna mais opaco na compressão, ele retém calor e empurra a camada para fora novamente, agindo como uma válvula que impulsiona pulsações auto-sustentáveis; estrelas na faixa de instabilidade resultante no diagrama de Hertzsprung-Russell pulsam.

A relação período-luminosidade das Cefeidas

Leavitt descobriu que quanto mais brilhante uma Cefeida, maior seu período de pulsação; essa relação período-luminosidade permite que a luminosidade intrínseca seja lida a partir do período facilmente mensurável, tornando as Cefeidas velas padrão primárias para medir distâncias.

Mechanisms

Em certas estrelas, uma camada de hélio parcialmente ionizado absorve mais radiação quando comprimida, armazenando energia que é liberada à medida que a camada se expande, sustentando a expansão e contração periódica do envelope. O período de pulsação depende da densidade média da estrela e, portanto, de sua luminosidade, enquanto o espectro detalhado de oscilações em muitas estrelas codifica a estrutura de seus interiores.

Clinical relevance

Variáveis pulsantes são indicadores de distância essenciais: Cefeidas e RR Lyrae calibram a escada de distância cósmica e a constante de Hubble, enquanto a asterosismologia de estrelas pulsantes, incluindo o Sol, mede a estrutura interna, idades e massas, refinando modelos estelares e caracterizando estrelas hospedeiras de exoplanetas.

History

Leavitt descobriu a relação período-luminosidade das Cefeidas em 1912, Eddington propôs que as pulsações são impulsionadas por um mecanismo de máquina térmica, e a identificação do mecanismo kappa em zonas de ionização em meados do século XX explicou por que as pulsadoras ocupam uma faixa de instabilidade bem definida.

Key figures

• Henrietta Swan Leavitt
• Arthur Eddington
• John P. Cox
• Cecilia Payne-Gaposchkin

Seminal works

• leavitt1912
• cox1980

Frequently asked questions

Por que o período de uma Cefeida nos diz sua luminosidade?

O período de pulsação é determinado pelo tempo que uma onda leva para atravessar a estrela, o que depende de seu tamanho e densidade; Cefeidas mais luminosas são maiores e menos densas, então pulsam mais lentamente, o que resulta na relação estreita entre período e luminosidade.

O que é asterosismologia?

É o estudo das oscilações naturais das estrelas, análogo a como a sismologia usa terremotos para sondar a Terra; as frequências das pulsações de uma estrela dependem de sua estrutura interna, então medi-las revela propriedades como tamanho, idade e rotação interna.