《中国大百科全书（第2版）》读书笔记3595-变星

变星 variable star

光学波段亮度随时间有变化的恒星。

大陵五食变双星系统

凡通过探测器（人眼、望远镜和辐射接收器）能够检测到亮度有变化的星，无论变化是物理原因（如爆发、脉动）、几何原因（如交食、屏遮），还是二者兼有（如交食加上两星间的质量交流），都称为变星。

变星广义的定义是物理性质随时间变化的恒星。20世纪70年代以来，在光学波段物理条件有变化或光学波段以外电磁辐射有变化的恒星，也叫作变星。前者如光谱变星、磁变星，后者如红外变星、X射线变星等。

麒麟座

发现史和变星表

中国殷墟出土的商代甲骨卜辞“新大星并火”和“有毁新星”，若解释为新星现象，则爆发变星的记录可追溯到公元前14世纪。

否则，《汉书》所载元光元年（前134年）六月“客星见于房”，就是关于变星的最早历史文献（图1）。

《宋史》所载1006年4月3日出现的超新星变光始末的描述，是世界公认的第一个变星记录。

20世纪70年代还陆续证认出作为爆发后遗迹的射电源、X射线源和光学对应体。

北冕座

1596年，D.法布里修斯发现第一个长周期变星鲸鱼o（刍藁增二）。

1786年，E.皮戈特编制了第一个变星表，其中载有4颗新星和8颗变星。

1840 1844年F.W.A阿格兰德尔建立了变星亮度变化的0.1星等等级制，编程变星总数为44颗的星表。

20世纪初，德国天文学会承担了《变星文献汇编》的编辑任务，在1918 1922年出版了第三卷。

天鹅座中的一对双星

美国哈佛大学天文台在R.普拉格主持下，于1926年出版了变星表，到1933年修订了三版，所载变星总数为5826颗。

第二次世界大战后，国际天文学联合会委托苏联天文委员会编制《变星总表》（OKII3）。从1948年起每隔10年再版一次，到1976年出版的第三版第三补编，共载有变星25920颗。

1982年为止发现和命名的银河系内28435颗变星和变光体。

第五卷于1995年1月问世，列出了35个河外星系中10979颗确认和可疑的变星。

变星命名

1844年阿格兰德尔创变星命名法。

每一星座内的变星，按发现的时间顺序，用拉丁字母R、S、T、U、V、W、X、Y和Z记名。

如牧夫座内发现的第二个变星，定名为牧夫座S，北冕座第三变星北冕座T，天鹅座第七变星天鹅座X。

随着新发现的变星数目不断增长，单字母法已不敷应用。

天鹅座和天琴座

哈特威于1881年将单字母扩充为双字母。按RR、RS、···、SZ，SS、···、SZ，TT、···、ZZ，AA、···、AZ，BB、···、QZ（但不用字母J）命名一个星座内第10号到第334号变星。

如天琴座RR，天箭座WZ，飞马座AG。

当变星数超过334个时，则用拉丁字母V加上阿拉伯数字表示。

如天蝎座V861，人马座V4021。

近30年来，《变星总表》编委会就是按照这种国际通用的命名法为新的变星定名的。

变星分类

1881年，E.C.皮克林把变星分为新星、长周期变星、造父变星、不规则变星和食变星5类。

在已发现的几万颗变星中，作过光谱观测的仅占1/4左右。

近百年来，变星的分类法随对它认识的不断深化而逐渐改变。

天蝎座

根据光变的原因是内在的或外在的可分为内因变星和外因变星。

内因变星的光变是光度的真实变化，光谱和半径也变化，也称物理变星。

外因变星光度、光谱和半径不变，它们是双星，又称几何变星或光学变星。

《天体物理量》（第四版，2000）把除了交食变星（5074颗）外的两万多颗变星重新划分为脉动变星、旋转变星、爆发变星、爆发或灾变变星4个大类。

在大类以下又按照光变形态和物理原因，细分为若干次型如下：

①脉动变星（周期，多周期，准周期或无周期）。主要有经典造父变星、室女W型星、天琴RR星、盾牌δ型星（又称矮造父）、仙王β型星、凤凰SX变星、鲸鱼ZZ变星、金牛RV星、半规则星、刍藁型星（鲸鱼o）。最后两类有时称长周期变星。共18970颗。

②旋转变星（周期或准周期）。主要有猎犬α2变星、椭球变星、天龙BY型变星、猎犬RS双星等。共389颗。

③爆发变星。主要有金牛T型星和御父RW型星、猎户FU型星、仙后γ变星、鲸鱼UV型星、北冕R型变星。共1807颗。

④爆发或灾变变星。主要有新星、超新星、类新星变星、再发新星、矮新星或双子座U变星等，共334颗。

⑤所有食变星，共5074颗。

变星的脉动理论

1879年，R.里特研究均匀气体球的径向脉动，得到变星脉动周期和星的平均密度的关系。

A.S.爱丁顿提出变星脉动理论，指出恒星外层氢的临界电离区和中心的产能区是两个可能的脉动发源地。

1953年，日瓦金指出恒星内部的氦的二次临界电离区是脉动的主要激发源。

20世纪50年代后期，电子计算机广泛应用于变星非绝热脉动的理论计算。

线性非绝热脉动理论的计算，基本上证实了日瓦金的结论，并揭示了赫罗图上脉动不稳定区蓝端边界位置，以及脉动变星的光变曲线同视向速度曲线的相移关系。

1962年，克里斯蒂安提出了变星的非线性脉动理论，他第一次从理论上推得可与观测相比较的光变（和视向速度）曲线的形状和变幅。

对处于赫罗图上脉动不稳定区红端的变星，即红不规则变星、半规则变星和长周期变星，它们的外层对流区已延伸到相当程度，必须考虑对流的作用。除去径向脉动模式外，还存在一类更广泛的非径向脉动模式。

对于非常简单的恒星模型，非径向脉动的本征振动可很清楚地分成三组分立的群：

①p模式，即压力模式或声模式，特点是压力为主要的恢复力。

②g模式，或称重力模式，特点是恢复力主要为重力。

③f模式，即基模式或开尔芬模式，特点是径向位移分量在恒星内部没有结点（除中心外）。

非径向脉动要比纯径向脉动复杂得多，如今对复杂的恒星结构，已不可能简单地将非径向脉动模式分类。大犬座β型变星、矮新星和白矮星的快速光变是研究非径向脉动的最可能的对象。

变星研究和恒星演化

因为物理变星的演变时间尺度大大短于正常恒星在主星序留驻的时间，所以物理变星的研究有助于阐明恒星从量变到质变的演化环节。

食变星为研究恒星结构提供了质量、大小和光度等基本参量。近年来发现越来越多的食变星不仅是几何变星，也是物理变星，它们是研究恒星演化的重要对象。

现代恒星演化理论能够定量地说明主序星和主星序阶段之后的红巨星的形成及赫罗图上造父变星区的一些现象。至于早期或晚期的恒星演化过程，由于物理条件复杂，至今了解得还极不完全。

但某些变星，如主星序前的金牛座T型变星、主星序上或主星序附近的脉动变星、主星序后的北冕座R型变星，却能为这些演化阶段提供重要的信息。各类变星在赫罗图上的位置见图2。

变星种类繁多，从超巨星到红矮星都有；在星族特性上，变星分属于中介星族II以及晕星族物种不同空间结构的次系。所以，变星是研究银河结构和银河动力学的重要线索。

此外，造父变星的周光关系、新星的极大亮度平均值效应也为量度星系距离提供了标准。

摘自：《中国大百科全书（第2版）》第2册，中国大百科全书出版社，2009年