Неправильная переменная звезда

Неправильная переменная звезда — это тип переменной звезды, не демонстрирующий строгой периодичности в изменениях своего блеска. В отличие от цефеид, затменных двойных или других регулярных переменных, у неправильных переменных отсутствует повторяющийся, предсказуемый цикл колебаний яркости. Их светимость может меняться хаотично, с различными амплитудами и временными масштабами, от нескольких часов до нескольких лет. Этот класс включает в себя как молодые, так и старые звезды, а также объекты, находящиеся на поздних стадиях эволюции.

Классификация

Неправильные переменные звезды делятся на два основных типа, в зависимости от их принадлежности к галактической популяции: тип I (Irr I) и тип II (Irr II). Внутри каждого типа выделяются подтипы, характеризующиеся различными физическими механизмами переменности.

Неправильные переменные типа I (Irr I)

Этот тип включает звезды, связанные с молодым населением галактического диска и спиральных рукавов. Они часто ассоциируются с областями звездообразования и газопылевыми туманностями. Основные подтипы:

• Irr A (или INA) — звезды типа Т Тельца. Это молодые (возрастом до нескольких миллионов лет) звезды малой массы, находящиеся на стадии гравитационного сжатия перед выходом на главную последовательность. Их переменность вызвана нестабильными процессами аккреции вещества из окружающего протопланетного диска, а также пятнами и вспышками на поверхности. Амплитуда изменений блеска может достигать нескольких звёздных величин, а характер кривой блеска — хаотичный.
• Irr B (или INB) — более старые звезды типа Т Тельца, с меньшей амплитудой и более спокойным характером переменности.
• Irr C (или INC) — звезды, связанные с областями H II (зонами ионизированного водорода). Их переменность может быть обусловлена нерегулярными выбросами вещества или изменениями в структуре околозвёздной оболочки.

Неправильные переменные типа II (Irr II)

Этот тип включает звезды старого населения галактического гало и шаровых скоплений. Они, как правило, являются красными гигантами или сверхгигантами на поздних стадиях эволюции. Основные подтипы:

• Irr A (или INA) — звезды типа RV Тельца. Хотя они обладают некоторой квази-периодичностью, их кривые блеска часто содержат непредсказуемые изменения. Они представляют собой пульсирующие переменные с периодами от 30 до 150 дней, но глубина и форма минимумов могут сильно варьироваться.
• Irr B (или INB) — звезды типа Миры Кита (мириды). Это долгопериодические переменные с периодами от 100 до 1000 дней, но их циклы также не являются строго периодичными. Амплитуда изменений может превышать 2,5 звёздные величины.
• Irr C (или INC) — звезды типа U Близнецов (U Gem). Это катаклизмические переменные, состоящие из белого карлика и красного карлика. Вспышки происходят нерегулярно, с интервалами от нескольких дней до нескольких лет. Вспышка вызвана термоядерным взрывом на поверхности белого карлика, аккрецирующего вещество от компаньона.

Механизмы переменности

Причины неправильной переменности разнообразны и зависят от типа звезды:

• Пульсации: У некоторых звёзд, особенно красных гигантов и сверхгигантов, пульсации могут быть нерегулярными из-за сложной внутренней структуры, конвективных процессов или взаимодействия нескольких мод колебаний. Пример — звезды типа RV Тельца.
• Аккреция: У молодых звёзд (типа Т Тельца) и катаклизмических переменных (типа U Близнецов) нерегулярные изменения блеска связаны с нестабильным потоком вещества из аккреционного диска на звезду. Вспышки могут быть вызваны как накоплением вещества, так и термоядерными реакциями.
• Звёздные пятна и вспышки: У звёзд с активной конвекцией (например, красных карликов) могут возникать огромные пятна, которые, вращаясь, вызывают изменения блеска. Вспышки, подобные солнечным, но гораздо более мощные, также могут приводить к нерегулярным увеличениям яркости.
• Выбросы вещества: У некоторых звёзд, особенно на поздних стадиях эволюции, могут происходить нерегулярные выбросы вещества, которые временно изменяют блеск. Это характерно для звёзд типа Миры Кита и некоторых углеродных звёзд.
• Геометрические эффекты: В двойных системах, где компоненты имеют вытянутые формы (например, заполняющие полость Роша), изменения блеска могут быть нерегулярными из-за сложной геометрии и переменности потока вещества.

Примеры неправильных переменных звёзд

• Бетельгейзе (α Ориона) — красный сверхгигант, классифицируемый как полуправильная переменная, но часто демонстрирующий непредсказуемые изменения блеска. В 2019–2020 годах наблюдалось необычное падение яркости, которое не было связано с регулярным циклом.
• VV Цефея — затменная двойная система, где один из компонентов — красный сверхгигант, чья переменность также носит нерегулярный характер из-за выбросов вещества.
• U Близнецов (U Gem) — прототип катаклизмических переменных типа U Gem. Вспышки происходят с интервалом около 100 дней, но точное время и амплитуда непредсказуемы.
• Т Тельца (T Tau) — прототип молодых звёзд типа Т Тельца. Его блеск меняется хаотично с амплитудой до 3 звёздных величин.
• R Северной Короны (R CrB) — звезда, которая может внезапно терять яркость на несколько звёздных величин из-за образования пылевых облаков в её атмосфере. Это редкий тип неправильной переменной.

Значение для астрономии

Изучение неправильных переменных звёзд имеет важное значение для понимания эволюции звёзд, особенно на поздних стадиях (красные гиганты, сверхгиганты, катаклизмические переменные). Они позволяют исследовать:

• Процессы звездообразования: Молодые неправильные переменные (типа Т Тельца) дают информацию о ранних этапах формирования звёзд и планетных систем.
• Аккреционные процессы: Катаклизмические переменные служат лабораториями для изучения аккреции вещества на компактные объекты (белые карлики, нейтронные звёзды).
• Внутреннюю структуру звёзд: Неправильные пульсации красных гигантов и сверхгигантов позволяют тестировать модели звёздной эволюции и конвекции.
• Космическую пыль: Звёзды типа R Северной Короны демонстрируют, как пыль образуется в атмосферах звёзд и как она влияет на их видимый блеск.

Критика и ограничения

Классификация неправильных переменных звёзд остаётся сложной и не всегда однозначной. Многие звёзды, которые ранее считались неправильными, после более длительных наблюдений могут быть переклассифицированы как полуправильные или даже регулярные. Кроме того, механизмы переменности не всегда полностью понятны, особенно для редких типов. Некоторые астрономы критикуют термин «неправильный» как слишком общий и не отражающий физическую природу объекта, предпочитая более точные классификации, основанные на спектральных характеристиках и механизмах переменности.

Источники

• General Catalogue of Variable Stars (GCVS), 4th edition, 1985–1995.
• Variable Stars by John R. Percy, 2007, Springer.
• The Classification of Variable Stars by C. Hoffmeister, G. Richter, W. Wenzel, 1985.
• Variable Stars: A Historical Perspective by John B. Hearnshaw, 2014, Cambridge University Press.
• Astrophysical Data: Planets and Stars by Kenneth R. Lang, 1992, Springer.