stelle cefeidi

[aldo58]

Buongiorno, mi dareste una spiegazione su una possibile relazione tra la massa, il raggio e il periodo di una variabile cefeide? Al momento quali sono le stelle identificate che hanno il maggiore e il minore periodo?

[Red Hanuman]

La spiegazione migliore a nostra disposizione in questo momento per la pulsazione delle Cefeidi si richiama alla cosiddetta "valvola di Eddington" ovvero "meccanismo κ ", in cui κ (kappa) è un valore legato all'opacità del gas.


Il meccanismo chiama in causa l'elio, in particolare l'elio doppiamente ionizzato (He⁺⁺, un nucleo di elio nudo, senza gli elettroni) che è maggiormente opaco dell'elio con un solo elettrone (He⁺).
Maggiore è la temperatura dell'elio e più si ionizza, e questo ci permette di legare la temperatura della stella alla sua opacità.
Quando la Cefeide è meno luminosa, la temperatura superficiale è maggiore e l'elio nello strato esterno della stella è opaco, quindi assorbe meglio la radiazione dell'astro.
Lo strato superficiale della stella a causa del maggiore assorbimento della radiazione si scalda ulteriormente e si espande, ma espandendosi si raffredda e , con un effetto a cascata, l'elio si ionizza meno e diventa più trasparente.
A questo punto, la radiazione sfugge più agevolmente e l'espansione si ferma e si inverte il processo. Questo crea un ciclo che causa la variazione di luminosità dell'astro (pulsazione).


Nel 1879, August Ritter capì che il periodo della pulsazione radiale adiabatica di una stella (calcolato considerando una sfera omogenea) è collegato alla sua gravità di superficie e e al raggio dalla relazione:




dove T è la temperatura superficiale, k è una costante, R è il raggio della stella e g è la gravità superficiale. Ora, sapendo che quest'ultima è collegata alla massa e al raggio dell'astro tramite la formula:

,


sostituendo alla formula precedente avremo:



dove Q è una costante, che chiamiamo costante di pulsazione.

[aldo58]

Grazie, Red. Spiegazione chiarissima. Sono curioso di chiederti, se si conosce la variabile cefeide con il periodo più lungo e più corto. C'è una lista in rete?

[Red Hanuman]

Ci sono diversi database, quindi anche diverse classifiche.
Ecco alcuni cataloghi:
https://crocus.physics.mcmaster.ca/C.../HomePage.html

https://www.aavso.org/

http://ogle.astrouw.edu.pl/atlas/

http://www.astro.utoronto.ca/DDO/res.../cepheids.html

[aldo58]

Scusami, Red, avrei una ulteriore domanda da farti su questo argomento di grande interesse: le cefeidi hanno una emivita più breve di quelle non cefeidi, a parità di massa? Il continuo meccanismo di compressione e dilatazione, potrebbe essere il preludio di una imminente morte?

[Red Hanuman]

Le Cefeidi sono o stelle stelle giganti - supergiganti di popolazione I (con masse tra le 4 e le 20 masse solari), o stelle di popolazione II di piccola massa e molto vecchie.
In ogni caso sono stelle fuori dalla sequenza principale, e quindi già in declino, ma non ancora prossime alla fine della loro vita.
Anche perchè perdono massa con la loro pulsazione, e quindi il tasso di trasformazione dell'idrogeno in elio decresce (vedi QUI).
Forse la perdita di massa con le pulsazioni potrebbe addirittura prolungarne la vita...