Delta-Scuti-Stern

Delta-Scuti-Sterne sind pulsationsveränderliche Sterne der Population I. Die Delta-Scuti-Sterne wurden auch als Zwergcepheiden, AI-Velorium-Sterne oder RRs-Sterne bezeichnet.^[1]

Eigenschaften

Spektrum

Die Delta-Scuti-Sterne werden beobachtet mit Spektralklassen zwischen A0 und F8 und gehören zu den Leuchtkraftklassen III (Unterriesen) bis V (Hauptreihensterne). Es handelt sich um den Bereich des HR-Diagramms, in dem der Instabilitätsstreifen die Hauptreihe kreuzt.

Pulsationen

Die Perioden liegen unterhalb von 0,3 Tagen und die Amplituden erreichen bis zu 0,8 Größenklassen, wobei meistens nur 0,02 mag erreicht werden. Es sind sowohl radiale als auch nicht-radiale Pulsationen nachgewiesen worden. Alle Delta-Scuti-Sterne sind multiperiodisch und schwingen sowohl in der Grundschwingung als auch in diversen ausgewählten Oberschwingungen. Sie sind damit gute Ziele für asteroseismologische Untersuchungen um anhand der Schwingungsausbreitung den inneren Aufbau der Veränderlichen zu analysieren. Die Rückstellkraft bei den Schwingungen ist meistens der Druck, die sogenannten p-Modi, und nur selten die Gravitation in den g-Modi. Auch für diese pulsierenden Veränderlichen gibt es eine Perioden-Leuchtkraft-Beziehung, die für die Periode der Grundschwingung mit einer Genauigkeit von 0,1 mag gilt:

Mv=-3{,}725\cdot \log(p)-1{,}969

Die Pulsationen werden hauptsächlich über den Kappa-Mechanismus verursacht. Daneben kann aber auch eine stochastische Anregung durch die konvektive Bewegung in der Photosphäre eine Rolle spielen^[2].

Ursache der Pulsationen

Als Ursache der Pulsationen wird der Kappa-Mechanismus der einfach ionisierten Heliumzone vermutet. Die Amplitude der Delta-Scuti-Sterne ist korreliert mit der Rotationsdauer der Sterne. Je schneller der Stern rotiert desso besser ist auch seine Durchmischung und es befindet sich genügend Helium in der He⁺-Zone. Bei geringen Rotationsgeschwindigkeiten sinkt das Helium tiefer in den Stern, während das Licht gut absorbierende Metalle durch den Strahlungsdruck in die Photosphäre aufsteigen. Dies führt dazu, dass der Delta-Scuti-Stern spektral als ein milder Am-Stern erscheint und die Amplitude aufgrund des geringen Anteils an Helium in der He⁺-Zone verschwindend gering ausfällt^[3].

Untergruppen

Die GCVS-Systematikkürzel für Delta-Scuti-Sterne sind DSCT oder DSCTC, wobei die DSCTC-Sterne kleinere Amplituden und sinusförmige Lichtkurven haben. Die beiden Gruppen unterscheiden sich aber nicht durch irgendwelche weiteren physikalischen Eigenschaften. Eine separate Gruppe sind die seltenen HADS, die High Amplitude delta scuti stars mit Amplituden von mehr als 0,3 mag. Sie rotieren recht langsam mit Rotationsgeschwindigkeiten von weniger als 30 km/s. Sie pulsieren in ein oder zwei dominierenden radialen Moden, wobei genauere fotometrische Untersuchungen aber eine Vielzahl an weiteren nicht-radialen Schwingungen zeigen. Die HADS und die in der ersten Oberschwingung pulsierenden Cepheiden mit dem Subtyp DCEPS folgen derselben Perioden-Leuchtkraft-Beziehung, weshalb für die HADS auch der Begriff Zwergcepheide verwendet wird^[4]. Die Delta-Delphini-Sterne sind Delta-Scuti-Sterne mit meistens kleinen Amplituden. Die chemische Zusammensetzung der Sternoberfläche entspricht derjenigen der Am-Sterne mit ihrer erhöhten Häufigkeit an ausgewählten Metalllinien. Auch die chemisch pekuliären Lambda-Bootis-Sterne können als Delta-Scuti-Sterne pulsieren. Auch die Ap-Sterne zeigen häufig Anzeichen für Pulsationslichtwechsel, der durch Delta-Scuti- und/oder Gamma-Doradus-Veränderlichkeit verursacht wird^[5].

Vorkommen in Sternkatalogen

Der General Catalogue of Variable Stars listet aktuell etwa 700 Sterne mit dem Kürzel DSCT oder DSCTC, womit etwas über 1 % aller Sterne in diesem Katalog zur Klasse der Delta-Scuti-Sterne gezählt werden.^[6]

Entwicklung

Die Massen der Delta-Scuti-Sterne liegen bei 1,5 bis 2,5 Sonnenmassen und Leuchtkräften zwischen dem 10 und 50-fachen der Sonne^[7]. Die Delta-Scuti-Sterne können sich daher in verschiedenen Entwicklungsstadien befinden. Sie können sich auf dem Weg zur Hauptreihe befinden, in der ruhigen Phase des Wasserstoffbrennens auf der Hauptreihe sein oder anfangen, sich von der Hauptreihe in Richtung des Roten Riesenastes zu bewegen^[8].

SX-Phoenix-Sterne

In der metallarmen Population II gibt es Sterne, die dieselben Schwingungen zeigen wie die Delta-Scuti-Sterne. Sie werden nach ihrem Prototypen SX Phoenicis als SX-Phoenix-Sterne bezeichnet. Ihre physikalischen Eigenschaften unterscheiden sich bis auf die Metallizität kaum mit Ausnahme der Amplitude, die meist einige Zehntel Größenklassen erreicht. Da auch die Masse der SX-Phoenix-Sterne zwischen 1,5 und 2,5 Sonnenmassen liegt muss es sich bei diesen Sternen um Blaue Nachzügler handeln. Dies liegt an der begrenzten Lebensdauer von Sternen mit 1,5 Sonnenmassen von nur einer Milliarde Jahre, während die Population II in der Milchstraße ungefähr 10 Milliarden Jahre alt ist. Bei den Blauen Nachzüglern ist dagegen ein Teil der Masse erst später von einem Begleiter in einem Doppelsternsystem transferiert worden und erst dann erreicht er die notwendige Masse, um als SX-Phoenix-Stern zu pulsieren.^[9]

Vorkommen in Sternkatalogen

Die SX-Phoenix-Sterne sind deutlich seltener als die Delta-Scuti-Sterne und der General Catalogue of Variable Stars listet aktuell lediglich etwa 40 Sterne mit dem Kürzel SXPHE, womit nur knapp 0,1 % aller Sterne in diesem Katalog zur Klasse der SX-Phoenix-Sterne gezählt werden.^[6]

Beispiele

Beispiele für Delta-Scuti-Sterne^[10]
Name	Bayer-Bezeichnung	Spektralklasse	Scheinbare Helligkeit (Maximum)	Amplitude (mag)	Periode (Tage)
Wega	Alpha Lyrae	A0 V	−0,02	0,07	0,19
Denebola	Beta Leonis	A3 V	2,14	0,025	-
Caph	Beta Cassiopeiae	F2 III-IV	2,25	0,06	0,1043
	Rho Puppis	F6 IIp	2,68	0,19	0,14088
Seginus	Gamma Bootis	A7 III	3,02	0,05	0,2903
Pherkad	Gamma Ursae Minoris	A3 II-III	3,04	0,05	0,1430
	Theta2 Tauri	A7 III	3,35	0,07	0,0756
	Tau Cygni	F0 IV	3,65	0,10	-
	Ypsilon Ursae Majoris	F2 IV	3,68	0,18	0,1327
	Gamma Coronae Borealis	A0 IV	3,8	0,06	0,03
	Rho1 Sagittarii	F0 IV-V	3,9	0,04	0,05
Phicares	Epsilon Cephei	F0 IV	4,15	0,06	0,0412
	Delta Serpentis	F0 IV	4,23	0,04	0,134
	Delta Delphini	F0 IV	4,38	0,11	-
	Delta Scuti	F3 IIIp	4,6	0,19	0,19377

Einzelnachweise

↑ Cuno Hoffmeister, G. Richter, W. Wenzel: Veränderliche Sterne. J. A. Barth Verlag, Leipzig 1990, ISBN 3-335-00224-5.
↑ K. M. Hambleton et al.: KIC 4544587: an Eccentric, Short Period Binary System with δ Sct Pulsations and Tidally Excited Modes. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2013, arxiv:1306.1819v1.
↑ C. Aerts (Author), J. Christensen-Dalsgaard (Author), D. W. Kurtz (Author): Asteroseismology (Astronomy and Astrophysics Library). Springer Verlag, Berlin 2010, ISBN 978-1-4020-5178-4.
↑ C. Ulusoy et al.: Mode identification in the high-amplitude delta Scuti star V2367Cyg. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2012, arxiv:1210.7147.
↑ Seo-Won Chang et al.: Statistical Properties of Galactic δ Scuti Stars: Revisited. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2013, arxiv:1303.1031v1.
↑ ^a ^b Variability types General Catalogue of Variable Stars, Sternberg Astronomical Institute, Moscow, Russia. Abgerufen am 9. Mai 2019.
↑ Niu Jia-Shu, Fu Jian-Ning, Zong Wei-Kai: Pulsation Analysis of the High Amplitude δ Scuti Star CW Serpentis. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2013, arxiv:1304.4033v1.
↑ John R. Percy: Understanding Variable Stars. Cambridge University Press, Cambridge 2007, ISBN 978-0-521-23253-1.
↑ A. Arellano Ferro, R. Figuera Jaimes, Sunetra Giridhar, D.M. Bramich, J.V. Hernandez Santisteban, K. Kuppuswamy: Exploring the variable stars in the globular cluster NGC5024 (M53): New RR Lyrae and SX Phoenicis stars. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2011, arxiv:1106.1880.
↑ Variables of δ Scuti type (Alcyone)

[1] Cuno Hoffmeister, G. Richter, W. Wenzel: Veränderliche Sterne. J. A. Barth Verlag, Leipzig 1990, ISBN 3-335-00224-5.

[2] K. M. Hambleton et al.: KIC 4544587: an Eccentric, Short Period Binary System with δ Sct Pulsations and Tidally Excited Modes. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2013, arxiv:1306.1819v1.

[3] C. Aerts (Author), J. Christensen-Dalsgaard (Author), D. W. Kurtz (Author): Asteroseismology (Astronomy and Astrophysics Library). Springer Verlag, Berlin 2010, ISBN 978-1-4020-5178-4.

[4] C. Ulusoy et al.: Mode identification in the high-amplitude delta Scuti star V2367Cyg. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2012, arxiv:1210.7147.

[5] Seo-Won Chang et al.: Statistical Properties of Galactic δ Scuti Stars: Revisited. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2013, arxiv:1303.1031v1.

[GCVS1-6] Variability types General Catalogue of Variable Stars, Sternberg Astronomical Institute, Moscow, Russia. Abgerufen am 9. Mai 2019.

[7] Niu Jia-Shu, Fu Jian-Ning, Zong Wei-Kai: Pulsation Analysis of the High Amplitude δ Scuti Star CW Serpentis. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2013, arxiv:1304.4033v1.

[8] John R. Percy: Understanding Variable Stars. Cambridge University Press, Cambridge 2007, ISBN 978-0-521-23253-1.

[9] A. Arellano Ferro, R. Figuera Jaimes, Sunetra Giridhar, D.M. Bramich, J.V. Hernandez Santisteban, K. Kuppuswamy: Exploring the variable stars in the globular cluster NGC5024 (M53): New RR Lyrae and SX Phoenicis stars. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2011, arxiv:1106.1880.

[10] Variables of δ Scuti type (Alcyone)

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Delta-Scuti-Stern

Inhaltsverzeichnis

Eigenschaften

Spektrum

Pulsationen

Ursache der Pulsationen

Untergruppen

Vorkommen in Sternkatalogen

Entwicklung

SX-Phoenix-Sterne

Vorkommen in Sternkatalogen

Beispiele

Einzelnachweise

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