¶ Cepheids
作者：武泳鑫
主分类：Pulsation
¶ 历史背景
历史上最早发现的造⽗变星是 Aquilae与 Cephei，这两颗造⽗变星均于1784年被发现。虽然 Aquilae发现时间较 Cephei早⼏个⽉，但是这类变星最终以后发现的 Cephei所命名。 Cephei视星等最亮时为3.7等，最暗时为4.4等，光变周期为5天8⼩时47分28秒。到20世纪初期，包括造⽗变星在内的⼤量脉动变星被发现，但是对其脉动机制无确切解释。在20世纪初天⽂学家试图⽤双星来解释造⽗变星的光变，且通过 Cephei的光谱发现其径向速度在光变周期中也发⽣了变化，因此当时认为造⽗变星也是双星。然⽽造⽗变星通常展现出⾮对称的光变曲线，这与⾷双星的光变曲线完全不同。Schwarzschild发现 Aquilae在其光变周期中颜⾊和亮度发⽣变化，为揭示造父变星的光变机制提供了新的线索。
由于使⽤双星假设始终难以合理解释造⽗变星的变化，Plummer和Shapley分别于1913和1914年提出了径向脉动机制对造⽗变星进⾏解释。由于当时已经发现了巨星的存在，Shapley认为造⽗变星是巨星，其半径已经超过了假设的双星系统中轨道的半径，从⽽使伴星被吞没，以此反驳了使⽤双星解释造⽗变星的观点。在Shapley的观点发表时，虽然已经开始有对恒星脉动的研究，但是驱使恒星脉动的过程尚不清晰。⼏年后Eddington推进了对恒星脉动理论的研究，尽管如此，直到30年后 Zhevakin和 Cox 与 Whitney才阐明了造⽗变星脉动背后的驱动机制。目前银河系中已发现约有800个经典造父变星，在麦哲伦星云中还发现了数千个。
¶ 物理图像
¶ 基本信息
经典造⽗变星是星族I造⽗变星，其⾦属丰度与太阳相当。经典造⽗变星的质量约为4-20，其中⼤部分质量处于4-9之间。其最亮时光谱型⼀般为F型，最暗时为G或K型。光变周期⼀般为1-100天，但也有少数被发现具有长达135天或短⾄0.5天的光变周期，光变幅度为0.1-2等。
¶ 脉动机制
造⽗变星的脉动机制可以使⽤机制进⾏解释。对于造⽗变星，其表层为He⽓体，中间为⼀次电离的HeII，内层为完全电离的HeIII。当其内部的HeII层被辐射加热，被再次电离成为HeIII，不透明度增加使辐射被困在包层内，内部辐射压增加超过引⼒，导致包层开始膨胀；随着包层膨胀，包层温度降低，HeIII与电⼦结合重新形成HeII，不透明度降低导致辐射从包层内逃逸，辐射压降低，引⼒超过辐射压导致包层开始收缩，当包层收缩温度再次升⾼，导致HeII再次被电离。该过程循环发⽣，驱动了造⽗变星的脉动过程。
¶ 周光关系
亨丽爱塔·勒维特于1908年通过在麦哲伦云中发现的可能包含许多造⽗变星的1777颗变星发现，对于其中具有确定周期的变星，越亮的变星具有更长的周期；进⼀步通过对⼩麦哲伦云中25颗造⽗变星的研究得到了造⽗变星的周光关系。随着之后星族的发现与对造⽗变星脉动模式的的进⼀步研究，得到了I型与II型造⽗变星具有的不同周光关系，均展示在下图中。
¶ 子分类
Cephei变星的光变曲线普遍在上升段较为陡峭，下降段较为平缓，这类经典造⽗变星⼀般称为DCEP变星；⽽另⼀些经典造⽗变星的光变曲线具有更⼩的振幅与且上升与下降更为对称，这类经典造⽗变星被称为s-Cepheids(DCEPS变星)，其光变周期通常⼩于7天。普遍认为DCEP变星处于基波脉动模式⽽DCEPS处于第⼀泛⾳脉动模式，从⽽导致其光变曲线展现出不同特性。
在经典造⽗变星中，有⼀些变星的光变曲线并不是平滑的，展现出了次极⼤或起伏的特征，被称作Bump Cepheids。赫茨普龙发现对于周期在6-16天之间的Bump Cepheids，随着其光变周期的增加光变曲线起伏的位置由下降段移动⾄最⼤亮度之前。这被认为是不同脉动模式共振所导致的结果。
⼀些经典的造⽗变星被发现其在振幅与最⼤值的相位上表现出了长期的周期性变化，这于RR Lyrae变星中存在的Blazhko效应相类似，这些经典造⽗变星因此被称作Blazhko造⽗变星。在⼤麦哲伦星云中发现约有4%的基波脉动模式和约28%的第⼀与第⼆泛⾳脉动模式与⼤部分双模式的经典造⽗变星表现出了这种性质，可能需要⾮径向脉动模式来解释这种效应。
¶ 典型天体
¶ 光变曲线
¶ 重要文献
¶ 参考文献
[1]: Catelan M., Smith H.~A., 2015, pust.book
[2]: Madore B.~F., Freedman W.~L., 1991, PASP, 103, 933. doi:10.1086/132911
[3]: Soszyński I., Poleski R., Udalski A., Szymańki M.~K., Kubiak M., Pietrzyński G., Wyrzykowski Ł., et al., 2008, AcA, 58, 163. doi:10.48550/arXiv.0808.2210