A klasszikus cefeid´ak (a tov´abbiakban csak cefeid´ak, mert a dolgozat csak az I. popul´aci´os cefeid´akkal foglalkozik) radi´alis pulz´aci´ot v´egz˝o, szuper´ori´as v´altoz´ocsillagok. Pulz´aci´os peri´odusuk 1,5 ´es ≈100 nap k¨oz´e esik. A Hertzsprung–
Russell-diagramon (HRD) egy keskeny, k¨ozel f¨ugg˝oleges tartom´anyba, az ´un. insta-bilit´asi s´avba koncentr´al´odnak (l. 1.1 ´abra). A cefeid´ak pulz´aci´oj´at a r´eszben ioniz´alt hidrog´en ´es h´elium z´on´ai tartj´ak fenn, ha e z´on´ak a csillag l´egk¨or´enek megfelel˝o m´elys´eg˝u tartom´any´aban helyezkednek el (ennek felel meg a sz˝uk h˝om´ers´eklet-tartom´any a HRD-n).
A cefeid´ak vizsg´alata t¨obb mint k´et ´evsz´azadra ny´ulik vissza: 1784-ben szinte egyidej˝uleg fedezte felPigott azη Aquilae ´esGoodrickeaδ Cephei (e v´altoz´ocsillag-t´ıpus n´evad´oja) f´enyv´altoz´as´at. Egy ´evsz´azad eltelt´evel, 1894-ben Belopolszkij felfedezte, hogy a cefeid´ak sz´ınk´ep´eben megfigyelhet˝o vonalak hull´amhossza a f´enyv´altoz´asi peri´odussal egyez˝o ¨utemben v´altozik. A radi´alis sebess´eg e v´altoz´as´at akkor – a f´enyv´altoz´assal egy¨utt – a cefeid´ak kett˝oscsillag-volt´aval magyar´azt´ak.
A cefeid´ak v´altoz´asainak radi´alis pulz´aci´oval t¨ort´en˝o ´ertelmez´es´et Eddington alapozta meg a k´et vil´agh´abor´u k¨oz¨ott. Majdnem egy ´evsz´azada ismert a cefeid´ak peri´odusa ´es abszol´ut f´enyess´ege k¨oz¨otti ¨osszef¨ugg´es (Leavitt fedezte fel 1908-ban), ami a kozmikus t´avols´agsk´ala kalibr´al´as´an´al d¨ont˝o szerepet juttat a cefeid´aknak.
A peri´odus – abszol´ut f´enyess´eg rel´aci´o val´oj´aban a peri´odus ´es a s˝ur˝us´eg k¨oz¨otti
¨osszef¨ugg´es k¨ovetkezm´enye. A szabad rezg´est v´egz˝o csillag P oszcill´aci´os peri´odusa ugyanis a k¨ovetkez˝o kapcsolatban van a csillag ¯ρ ´atlags˝ur˝us´eg´evel (B¨ohm-Vitense 1992, 18. fejezet):
P =Q×(¯ρ/ρ¯⊙)−1/2
ahol Q az ´un. pulz´aci´os ´alland´o (adiabatikus esetet ´es ´alland´o fajh˝oh´anyadost felt´etelezve), a⊙index pedig a Napra vonatkoz´o ´ert´eket jel¨oli. Q´ert´eke t´enylegesen nem ´alland´o, hanem a csillag h˝om´ers´ekleti r´etegz˝od´es´et˝ol f¨ugg.
A pulz´aci´o ugyan a csillag saj´atrezg´ese, de nem felt´etlen¨ul alaprezg´es, teh´at a lehets´eges legalacsonyabb frekvenci´aj´u oszcill´aci´o, hanem magasabb m´odus is ger-jeszt˝odhet. A m´odusok frekvenci´aj´anak ar´anya a csillag anyag´anak vertik´alis r´etegz˝od´es´ere ´erz´ekeny.
Az 5–10 napt¨omeg˝u csillagok a f˝osorozatr´ol let´erve el˝osz¨or gyorsan ´athaladnak az instabilit´asi s´avon, majd a v¨or¨os ´ori´as ´allapotba ker¨ulve beindul a magbeli h´elium f´uzi´oja. Ek¨ozben – t¨omeg´et˝ol f¨ugg˝oen – a csillag egy vagy k´et alkalommal hurkot ´ır le a HRD-n, s ek¨ozben ism´et beleker¨ul az instabilit´asi s´avba. Hogy a hurok milyen m´elyen hatol be a magasabb h˝om´ers´eklet˝u tartom´anyba, az a modellek szerint a csillag neh´ezelem-gyakoris´ag´at´ol f¨ugg. A cefeid´ak pulz´aci´oj´ar´ol r´eszletes ´attekint´es tal´alhat´o John Cox (1980) k¨onyv´eben, m´ıg fejl˝od´esi ´allapotukr´ol Iben ´es Renzini (1984) cikke ad r´eszletes k´epet.
A Tej´utrendszerben jelenleg mintegy 800 cefeid´at ismer¨unk, de becsl´esek szerint a harmincezret is el´erheti a cefeidak´ent pulz´al´o csillagok sz´ama galaxisunkban. Fiatal objektumok l´ev´en, er˝osen koncentr´al´odnak a Tej´utrendszer f˝os´ıkja ment´en, s a csil-lagk¨ozi f´enyelnyel´es akad´alyozza meg a legt¨obb galaktikus cefeida kimutat´as´at. Nagy abszol´ut f´enyess´eg¨uknek k¨osz¨onhet˝oen a cefeid´akat extragalaxisokban is t¨omeg´evel ki lehet mutatni. A peri´odus – abszol´ut f´enyess´eg ¨osszef¨ugg´es r´ev´en pedig els˝orend˝u t´avols´agindik´atorok.
25000 11000 7500 6000 5000
−0,2 −0,1 0,25 0,60 0,90 B−V
h˝om´ers´eklet 10
8 6 4 2 0
−2
−4 abszol´ut f´enyess´eg
[magnit´ud´o]
←
cefeid´ak
↓
hossz´ u peri´odus
l
r¨ovid
↑peri´odus
hh g
g g
g f
ff f
ee ee e
ee e d d
d d
t←
Nap
d d cccc
cc c
c b
b b
b
1.1 ´abra. A cefeid´ak elhelyezked´ese a Hertzsprung–Russell-diagramon
A cefeid´ak pulz´aci´oj´anak tanulm´anyoz´as´ab´ol kaphat´o eredm´enyek teh´at mind az
asztrofizika, azon bel¨ul is a csillagszerkezet ´es a csillagfejl˝od´es vizsg´alata sz´am´ara, mind a kozmol´ogia, az univerzum t´avols´agsk´al´aj´anak megalkot´asa szempontj´ab´ol n´elk¨ul¨ozhetetlenn´e teszik a cefeid´akat.
A cefeid´akkal t¨obb mint negyed sz´azada foglalkozom. A hazai m˝uszerezetts´eg er˝osen korl´atozza a megfigyel´esi lehet˝os´egeket, s ez vezetett ahhoz a t¨orekv´eshez, hogy a m´ar meglev˝o ´eszlel´esi adatokat a lehet˝o legalaposabb anal´ızis al´a vessem, bele´ertve olyan szempontok szerinti vizsg´alatokat is, amelyeket kor´abban nem v´egeztek (l.
4.–6. fejezet). A cefeid´ak megfigyel´ese ugyanis nagyon id˝oig´enyes munka, mivel a pulz´aci´os peri´odus hossza nem teszi lehet˝ov´e egy pulz´aci´os ciklus folyamatos ´es gyors ´at´eszlel´es´et. Nagy felbont´as´u optikai spektroszk´opiai vizsg´alatokat szinte csak azokr´ol a cefeid´akr´ol v´egeztek, amelyek szabad szemmel is l´athat´ok.
A ,,m´ar meglev˝o ´eszlel´esi adatok” nemcsak az ´altalam v´egzett m´er´esekb˝ol (Szaba-dos 1977, 1980, 1981, 1991, Gieren ´es mt´arsai 1989) kapott adatokat jelentik, a vizsg´alatokat ugyanis kiterjesztettem a halv´anyabb ´es/vagy a negat´ıv deklin´aci´oj´u cefeid´akra, tov´abb´a spektroszk´opiai (radi´alis sebess´eg ´es ultraibolya sz´ınk´ep) ada-tokat is elemeztem.
A dolgozat l´enyeg´eben azokat az eredm´enyeket foglalja ¨ossze, amelyeket a ce-feid´ak vizsg´alata ter´en a kandid´atusi fokozat megszerz´ese ´ota ´ertem el, teh´at a peri´odusv´altoz´as ´altal´anos vizsg´alata itt nem szerepel m´ar.
A t´emav´alaszt´as egyik fontos motiv´al´o t´enyez˝oje az a sz´and´ek, hogy megmutassam:
van m´eg l´etjogosults´aga a sokak ´altal m´ar elavultnak min˝os´ıtett fotoelektromos fotometri´anak, ´es ez r´eszemr˝ol nem konzervativizmus, hanem az eredm´enyess´egre val´o t¨orekv´es az adott hazai megfigyel´esi lehet˝os´egek k¨ozepette. Az 5.–6. fe-jezetek rem´elhet˝oleg ´erz´ekeltetik, hogy a mesters´eges holdakkal v´egzett m´er´esek ´es a hagyom´anyos fotometriai adatok j´ol kieg´esz´ıtik egym´ast, ´es egy¨uttes anal´ızis¨uk kor´abban nem vizsg´alt szempontok szerinti eredm´enyes kutat´asokat tesz lehet˝ov´e.