脉动的星星

大量令人印象深刻的证据表明，恒星的脉动可以解释地球的变化造父变星，长周期变量，半正则变量，β大犬座恒星，甚至不规则的红色变量。在这个群体中，造父变星在理论上和观测上都进行了非常详细的研究。这些恒星的行为是有规律的;有些在许多年的时间里，从一个周期到下一个周期，非常忠实地重复它们的光曲线。

在造父变星的研究中存在着许多困惑，直到人们认识到不同类型的造父变星与不同的恒星群或种群类型有关。造父变星属于旋臂人口我(或I型造父变星)的特征是它们的行为有规律。它们显示连续的速度曲线，表明有规则的脉动。他们表现出一种时期和时期之间的关系光度从这个意义上说，恒星的周期越长，它就越大内在亮度．这种周期-光度关系已被用来建立遥远恒星系统的距离。

不同性质的造父变星在远离银河系的星群II中被发现球状星团．这些II型造父变星比经典的ⅰ类造父变星有相同的周期，它们的光曲线有不同的形状。对光和速度曲线的研究表明，气体壳是作为不连续的层从恒星中喷射出来的，后来又回落到表面。这些恒星的周期和光度之间的关系不同于造父变星群I，因此，只有知道造父变星群类型，才能确定遥远恒星系统中的造父变星的距离。

与造父变星群II密切相关的是星系团型RR天琴座的、变量。许多这样的恒星是在星团中被发现的，但是有些，比如原型天琴座RR星，发生在远离任何星团或星系中央凸起的地方。它们的周期小于一天，周期与光度之间没有相关性。它们的绝对值约为0.6，但多少取决于金属的丰度。因此，它们的亮度大约是太阳的50倍太阳因此，对于确定星团和一些较近的外部星系的距离很有用，它们的短周期使它们很容易被探测到。

长周期变星它们的变化也可能是由于脉动。这里的情况由于巨大的大气的范围，所以辐射在同一时间观测到来自恒星中非常不同的深度。在变化的某些阶段，明亮氢线被观察，与钛氧化吸收。解释是一层向外移动的热重组气体，其辐射被冷却气体层吸收。这些恒星都是光谱类型为M(正常成分)、R和N(富碳)或S(富重金属)的冷红巨星和超巨星。脉动期间视觉亮度的范围可以是100倍，但总的范围能源输出要少得多，因为在非常低的恒星温度(1500 - 3000 K)下，大部分能量在恒星内部辐射红外作为热而不是像光．

与经典造父变星的光曲线不同，这些红色变量的光曲线在一个周期到另一个周期之间显示出相当大的变化。视觉量级变星米拉Ceti星(Omicron Ceti)在最低光照下通常约为9-9.5，但在最高光照下可能介于5 - 2之间。最大值之间的时间间隔通常变化很大。在这样的低温物体中，温度的微小变化会导致可见辐射输出的巨大变化。在红色变量的低温下，化合物而且可能固体粒子的形成非常丰富，因此可见光可能会受到物理条件的轻微变化的深刻影响。从一个周期到另一个周期的随机波动，就会产生可以忽略不计在较热的恒星中，效应会在长周期变量中产生明显的光变化。

长周期变量似乎分为两类;月经周期在200天左右的人往往与人口二世，周期为一年左右的属于种群I。

红色半规则变量，如RV金牛座恒星显示出复杂的光和光谱变化。它们不会从一个周期重复到下一个周期;它们的行为表明两种或两种以上的振荡模式同时运作。参宿四是一个不规则红色变量的示例。在这些恒星中，振荡的自由周期与驱动机制的周期性不一致。

最后，在各种类型的脉动变星中大犬β变星是高温恒星(光谱类型B)，经常在谱线形状和强度、速度曲线和光方面显示复杂的变化。在许多情况下，它们有两个如此相似的变化时期持续时间在径向速度和谱线形状上观察到复杂的干涉或拍现象。

大量证据表明，第一类变星的所有成员都将其变异性归因于脉动。的早在1879年，脉动理论就被提出作为一种可能的解释，并在1914年被应用于造父变星Arthur Eddington在1917 - 18。爱丁顿发现，如果恒星有大致相同的内部结构，那么周期乘以平方根的密度等于一个取决于内部结构的常数。

爱丁顿理论，虽然是一个很好的近似，遇到一些严重的困难已经通过修改解决了。如果整个恒星同步脉动，那么它在压缩时最亮，体积更小，而在膨胀时最弱，体积最大。径向速度在最大光和最小光下都应为零。观察结果与这些预测相矛盾。当恒星脉动时，主体的所有部分都同步运动，但外部可观测到的地层不同步或滞后于内部区域的脉动。脉动只涉及恒星的外部;核心，能量产生的地方热核反应，不受影响。

仔细测量的平均大小和颜色天琴座RR星在球状星团M3表明所有这些恒星的光度和颜色(或表面温度)都在一个狭窄的范围内，或者说，光度和半径。而且，每一颗落在这个亮度和大小范围内的恒星都是天琴座RR的变量。后续研究表明，类似的考虑适用于大多数经典的造父变星。因此，变异性是任何恒星的特征进化携带它到一定的大小和光度，尽管变异性的幅度可以变化很大。

在目前发展起来的脉动理论中，造父变星的光和速度变化不仅可以定性地解释，而且可以定量地解释。例如，造父变星的光曲线已经被该理论精确地预测出来。恒星的脉动，就像其他有节奏的动作一样，可能会引起谐音现象，其中节拍加强或相互干扰。跳动和干涉现象使光和速度的变化复杂化。天琴座RR星提供了一些最好的例子，但半规则变量，如金牛座RV星或大多数δScuti星明显地同时振动两个或多个周期。