宇宙論-ケフェイド変光星
非常に長い間、私たちの天の川の外に銀河が存在するとは誰も考えていませんでした。1924年、エドウィンハッブルは検出しましたCepheid’sアンドロメダ星雲で、それらの距離を推定しました。彼は、これらの「渦巻星雲」は実際には他の銀河であり、私たちの天の川の一部ではないと結論付けました。したがって、彼はM31（アンドロメダ銀河）が島の宇宙であることを確立しました。これがの誕生でしたExtragalactic Astronomy。
セファイドのショー periodic dip in their brightness。観測によると、脈動の周期と呼ばれる連続するディップ間の周期は、光度に関連しています。したがって、それらは距離インジケーターとして使用できます。太陽のような主系列星は静水圧平衡にあり、それらはコアで水素を燃焼します。水素が完全に燃焼した後、星は赤色巨星相に向かって移動し、平衡を取り戻そうとします。
セファイド星は、主系列星から赤色巨星に移行している主系列後の星です。
セファイドの分類
これらの脈動変光星には3つの広いクラスがあります-
Type-I Cepheids （または古典的なセファイド）-30-100日の期間。
Type-II Cepheids （またはW Virginis Stars）-1〜50日の期間。
RR Lyrae Stars −0。1〜1日の期間。
当時、ハッブルはこの変光星の分類に気づいていませんでした。そのため、ハッブル定数が過大評価されていたため、彼は私たちの宇宙の年齢が低いと推定しました。そのため、後退速度も過大評価されていました。セファイドでは、擾乱は、新しい平衡が達成されるまで、星の中心から半径方向外側に伝播します。
明るさと脈動周期の関係
ここで、脈動周期が長いほど明るさが増すという事実の物理的根拠を理解してみましょう。光度Lと質量Mの星を考えてみましょう。
私たちはそれを知っています-
$$ L \ propto M ^ \ alpha $$
ここで、低質量の星の場合、α= 3〜4です。
から Stefan Boltzmann Law、私たちはそれを知っています-
$$ L \ propto R ^ 2 T ^ 4 $$
場合 R は半径、$ c_s $は音速、次に脈動の周期 P −と書くことができます
$$ P = R / c_s $$
しかし、任意の媒体を通過する音速は、温度で次のように表すことができます。
$$ c_s = \ sqrt {\ frac {\ gamma P} {\ rho}} $$
ここに、 γ 等温の場合は1です。
理想気体の場合、P = nkT、ここでkは Boltzmann Constant。だから、私たちは書くことができます-
$$ P = \ frac {\ rho kT} {m} $$
ここで、$ \ rho $は密度であり、 m 陽子の質量です。
したがって、期間は次の式で与えられます。
$$ P \ cong \ frac {Rm ^ {\ frac {1} {2}}} {（kT）^ {{\ frac {1} {2}}}} $$
Virial Theorem 等質量の物体（星、銀河など）の安定した自己重力の球形分布の場合、総運動エネルギーは k オブジェクトのは、総重力ポテンシャルエネルギーのマイナス半分に等しい u、すなわち、
$$ u = -2k $$
ビリアル定理がこれらの変光星に当てはまると仮定しましょう。星の表面にある陽子を考えると、ビリアル定理から次のように言うことができます。
$$ \ frac {GMm} {R} = mv ^ 2 $$
マクスウェル分布から、
$$ v = \ sqrt {\ frac {3kT} {2}} $$
したがって、期間-
$$ P \ sim \ frac {RR ^ {\ frac {1} {2}}} {（GM）^ {\ frac {1} {2}}} $$
これは
$$ P \ propto \ frac {R ^ {\ frac {3} {2}}} {M ^ {\ frac {1} {2}}} $$
私たちはそれを知っています– $ M \ propto L ^ {1 / \ alpha} $
また、$ R \ propto L ^ {1/2} $
だから、 β > 0、最終的に取得– $ P \ propto L ^ \ beta $
覚えておくべきポイント
セファイド星は、主系列星から赤色巨星に移行している主系列後の星です。
セファイドには、脈動周期の降順で、タイプI、タイプII、RR-ライラエの3種類があります。
セファイドの脈動周期は、その明るさ（光度）に正比例します。