造父变星(Cepheid variable stars)是变星的一种,是一类高光度周期性脉动变星,也就是其亮度随时间呈周期性变化,它的光变周期(即亮度变化一周的时间)与它的光度成正比,因此可用于测量星际和星系际的距离。大多数这类变星在光度极大时为F型星(中等温度的热星);在光度极小时为G型星(像太阳那样比较冷的星)。典型星是仙王座δ。1784年约翰-古德利发现了它的光变现象,1912年哈佛天文台的勒维特发现了上述造父变星的周期-光度关系。
可分为两类:
(1)长周期造父变星
(2)短周期造父变星(或天琴RR型星、星团变星)
造父变星因典型星仙王座δ(中文名造父一)而得名。由于根据造父变星周光关系可以确定星团、星系的距离,因此造父变星被誉为“量天尺”。
1908-1912年,美国天文学家勒维特(Leavitt)在研究大麦哲伦星云和小麦哲伦星云时,在小麦哲伦星云中发现25颗变星,其亮度越大,光变周期越大,极有规律,称为周光关系。由于小麦哲伦星云距离我们很远,而小麦哲伦星云本身和距离相比很小,于是可以认为小麦哲伦星云中的变星距离我们一样远。
科学家们经过研究发现,这些变星的亮度变化与它们变化的周期存在着一种确定的关系,光变周期越长,平均光度越大。人们把这叫做周光关系,并得到了周光关系曲线。这样,天文学家就找到了比较造父变星远近的方法:如果两颗造父变星的光变周期相同则认为它们的光度就相同。这样只要用其他方法测量了较近造父变星的距离,就可以知道周光关系的参数,进而就可以测量遥远天体的距离。以后在测量不知距离的星团、星系时,只要能观测到其中的造父变星,利用周光关系就可以将星团、星系的距离确定出来。
造父变星本身亮度虽然巨大,但是不足以测量极遥远星系核天体,能够用来测量的河外星系较少,更远的星系用1a型超新星测量,这类超新星是白矮星吸积伴星物质达到钱德拉锡卡极限后发生剧烈热核反应爆炸形成,内禀广度比较一致(但是仍有少量弥散,可用“菲利普斯关系”校正),成为造父变星的接力者。其他的测量遥远天体的方法还有利用天琴座RR变星等方法,但是天琴座RR变星亮度远小于造父变星,测量范围比造父变星还小得多,精确性也不如造父变星,比较少用。
造父变星在可见光波段,光变幅度0.1~2等。光变周期大多在1~50天范围内,也有长达一二百天的。
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