仙王座β型變星

仙王座β型變星，也稱為大犬座β型變星。這種變星的變光快速但幅度很小，亮度變化被認為是由於鐵在內部20萬K下的異常性質，造成表面的脈動。這些變星通常是光譜為B型的藍白色高溫恆星。不要與造父變星混淆，後者以造父一（仙王座δ）為原型命名，是亮超巨星。

性質

仙王座β型變星是質量介於7至20 M_{${\displaystyle _{\odot }}$}（太陽質量）的主序星。這些成員中有一些是天空中最亮的恆星，例如十字架三和馬腹一；角宿一也被歸類為仙王座β型變星，但在1970年神秘的停止了脈動^[1]。通常，它們的亮度變化在0.01至0.3星等，週期0.1至0.3日（2.4至7.2小時）^[1]。做為原型的上衛增一（仙王座β）視星等在 +3.16 到 +3.27 間變化，週期為4.57小時。亮度最亮的時刻發生在恆星最小且最熱的時刻。它們在紫外線上的亮度變化要大得多，可以達到1個星等^[2]。少數恆星的變光週期被發現短於一小時，對應於基礎的徑向脈動週期的四分之一和基礎週期的八分之三。它們也有相對較低的振幅和相當窄的光譜類型B2-3 IV-V。它們被稱為短週期組，在GCVS的縮寫是BCEPS^[3][4]。

仙王座β型變星的脈動式是由卡伯機制和p-模式脈動驅動。在恆星內部，溫度高達20萬K的深處，有豐富的鐵。鐵在如此的高溫下，不透明度將增加（不是減少），導致能量在數層之內累積。這會導致壓力的增加而反覆地向外推出與落回，一個循環的週期約數小時。這被稱為鐵凹凸或Z凹凸（Z習慣上是表示金屬量）^[5]。這與慢脈動B星（英語：Slowly pulsating B star）類似，顯示同樣是由鐵的不透明度變化驅動的p-模式脈動，但是有著較低的質量和較長的週期^[6]。

觀測的歷史

美國天文學家Edwin Brant Frost（英語：Edwin Brant Frost）在1902年發現仙王座β徑向速度的變化，最初的結論說是聯星的光譜。Paul Guthnick（英語：Paul Guthnick）在1913年率先檢測到它的亮度變化^[7]。不久之後，發現軍市一（大犬座β）和心宿一（天蠍座σ）也是變星^[2]， 維斯托·斯里弗在1940年指出，心宿一的徑向速度也有變化，還有R.D. Levee和奧托·斯特魯維分別在1952年和1955年推論出這是由於恆星的脈動^[8]。 這種變星因為大犬座β星是20世紀末對其研究最密切的例子，因此通常稱為大犬座β型變星，然而它在南部低空的位置，意味著它的觀測經常會受到阻礙^[9]。然而，因為仙王座β是第一顆被發現的這種類型變星，所以儘管有和造父變星相似而被混淆的風險，這一類型還是被稱為仙王座β型變星^[2]。

塞西莉亞·佩恩-加波施金和Sergei Gaposchkin（英語：Sergei Gaposchkin）在他們1938顆變星的目錄中收錄了17顆可能是這類型的變星，但是將它們歸類為矮造父變星（盾牌座δ型變星）^[10]。車府增十五（蝎虎座16）是在1952年之前被廣泛研究的另一這類型的變星^[9]。在1966年，此類型變星的數量從18顆增加為41顆^[11]。 奧托·斯特魯維在20世紀50年代廣泛的研究這種變星，然而在他逝世之後，研究就減少了^[2]。

Christiaan L. Sterken和Mikolaj Jerzykiewicz 在1993年將59顆恆星歸類為仙王座β型變星，並將79顆列為疑似仙王座β型變星^[12]。 Stankov在2005年列出93顆成員，77顆候選者，還有61顆可能不是或確定不是這類型的變星^[13]。6顆，分別是天棓五（武仙座ι）、雙魚座53、九州殊口四（波江座ν）、壁宿一（飛馬座γ）、英仙座V354（英語：HD 13745）和白羊座53被並列為仙王座β型變星和SPB^[14]。

仙王座β型變星列表

名稱 (name)	星座	發現	最大值（視星等）（mV）[15]	最小值（視星等）（mV）[15]	週期（時）[13]	光譜類型[13]	註解
軍市一 （大犬座β）	大犬座	1909 (威廉·華萊士·坎貝爾[16])	1m.93	2m.00	6.031	B1II-III	6.03、6.00、和4.74小時的脈動[17]
大犬座ξ1（英語：Xi1 Canis Majoris）	大犬座	[18]	4m.33	4m.36	5.030	B0.5IV
大犬座15（英語：15 Canis Majoris）	大犬座	[18]	4m.79	4m.84	4.429	B1III-IV
船底座V376[19]	船底座		4m.91	4m.96	0.4992	B2IV-V	BCEPS star
船底座V372	船底座	[20]	5m.70		2.78	B2III
馬腹一 （半人馬座β）	半人馬座		0m.61		3.768[12]	B1II
南門一 （半人馬座ε）	半人馬座		2m.29	2m.31	4.070	B1V
騎官三 （半人馬座κ）	半人馬座		3m.13	3m.14	2.288	B2IV
衡四 （半人馬座χ）[19]	半人馬座		4m.40[13]		0.84	B2V	BCEPS star
上衛增一 （仙王座β）	仙王座	1902 （Edwin Brant Frost（英語：Edwin Brant Frost））[21]	3m.16	3m.27	4.572	B2IIIe	原型
天囷九 （鯨魚座δ）	鯨魚座	[18]	4m.05	4m.1	3.867	B2IV
十字架三 （南十字座β）	南十字座		1m.23	1m.31	4.589	B0.5IV
十字架四 （南十字座δ）[15][22]	南十字座		2m.78	2m.84	3.625	B2IV
天津增卅五（英語：Omega1 Cygni）	天鵝座		4m.94			B2.5IV	以高解析光譜驗證[22]
九州殊口四 （波江座ν）	波江座		3m.87	4m.01	4.164	B2III	多重週期；也是慢脈動B星（英語：Slowly pulsating B star）
車府增十二（蝎虎座12）	蝎虎座		5m.16	5m.28	4.634	B1.5III	也是慢脈動B星（英語：Slowly pulsating B star）
車府增十五 （蝎虎座16）	蝎虎座		5m.30 (B)	5m.52 (B)	4.109	B2IV
騎官十 （豺狼座α）	豺狼座	1956（Bernard Pagel（英語：Bernard Pagel））[23]	2m.29	2m.34	6.235	B1.5III
騎官二 （豺狼座δ）[13]	豺狼座		3m.20	3m.24	3.972	B2IV
騎官六 （豺狼座ε）[24]	豺狼座		3m.36	3m.38	2.316	B2IV + B3V	三合星系統；主星是光譜聯星
柱三 (角宿) （豺狼座ι）[25]	豺狼座		3m.54	3m.3.55		B2.5IV	自1997年以來未被記錄為 BCEP
柱四 （豺狼座τ1）[13]	豺狼座		4m.54	4m.58	4.257	B2IV
闕丘增四 （麒麟座19）	麒麟座		4m.96	5m.01	4.589	B1IV-Vea
蜜蜂三 （蒼蠅座α）[15]	蒼蠅座		2m.68	2m.73	2.167	B2IV-V	最初有疑問，以高解析光譜證實[22]
天江三 （蛇夫座θ）	蛇夫座		3m.25	3m.31	3.373	B2IV
參宿增三 （獵戶座η）	獵戶座		3m.31	3m.35	7.247	B0.5Vea + B3V	四合星；也是大陵五型變星；成員Ab是脈動星
壁宿一 （飛馬座γ）	飛馬座	1953（D. Harold McNamara（英語：D. Harold McNamara））	2m.78	2m.89	3.643	B2IV	也是慢脈動B星（英語：Slowly pulsating B star）
捲舌二 （英仙座ε）	英仙座		2m.88	3m.00	3.847	B0.5V
船尾座PT	船尾座	[13]	5m.72	5m.74	3.908	B2III
尾宿八 （天蠍座λ）	天蠍座		1m.59	1m.65	5.129	B1.5IV + PMS + B2IV	三合星系統；也是大陵五型變星
尾宿七 （天蠍座κ）	天蠍座		2m.41	2m.42	4.795	B1.5III
心宿一 （天蠍座σ）	天蠍座	1904 (維斯托·斯里弗)	2m.86	2m.94	5.923	B1III	四合星系統
角宿一 （室女座α）	室女座		0m.85	1m.05	6.520	B1IV	亮度變化在1970年停止[26]
狐狸座BW	狐狸座		6m.44	6m.68	4.8	B2IIIv	徑向速度變化最大的仙王座β型變星

被排除或候選的仙王座β型變星列表

名稱	星座	發現	最大值視星等（mV）[15]	最小值視星等（mV）[15]	週期（時）[13]	光譜類型[13]	註解
天狼增五 （大犬座ι）	大犬座		4m.36	4m.40	33.6[15]	B3Ib/II	未被確認為仙王座β型變星[13][27]
大犬座FN[28]	大犬座		5m.38	5m.42	36.7[29]	B0.5IV	未被確認為仙王座β型變星[13]
天社增一 （船底座χ）[30]	船底座		3m.46		2.42	B2IV	未被確認為仙王座β型變星[13]
船底座V343	船底座		4m.30[13]		57.11	B1.5III	未被確認為仙王座β型變星[13]
小斗五 （蝘蜓座ζ）[25]	蝘蜓座		5m.06	5m.17	25.91[25]	B5V	在2011年被認為是SBP[20]
南十字座λ	南十字座		4m.60	4m.64	9.482[15]	B4Vne	未被確認為仙王座β型變星[13]
南十字座θ2	南十字座		4m.70	4m.74	2.134[15]	B2IV	未被確認為仙王座β型變星[13]
天鵝座25	天鵝座		5m.09[31]	5m.21[31]	5.04[32]	B3IVe	仙后座γ型變星，未被確認為仙王座β型變星[13]
天棓五 （武仙座ι）	武仙座		2m.93			B3IV	不再被歸類為仙王座β型變星[13]
柳宿三 （長蛇座η）	長蛇座		4m.27	4m.33	~4[30]	B3V	不再被歸類為仙王座β型變星[13]
船尾座NW	船尾座		5m.04	5m.18	3.00	B3Vea	也是旋轉橢球變星, 不被認為是仙王座β型變星[13]
天狗五 （羅盤座α）[18]	羅盤座		3m.67	3m.70		B1.5III	疑似仙王座β型變星
昴宿五 （金牛座23）	金牛座		4m.17	4m.19		B6IVe	B(e)星，不是仙王座β型變星[13]
船帆座IS[15]	船帆座		5m.23		2.592	B1IVn	仙王座β星變星候選者[13]
HR 3440（英語：HR 3440） (HW Vel)[15]	船帆座		5m.46	5m.52	6.275	B6V	仙王座β星變星候選者[13]
齊增四 （狐狸座2）	狐狸座		5m.36	5m.48	14.63	O8IV-B0.5IVeV	B(e)星，不是仙王座β星變星[13]

參考資料

Samus N.N., Durlevich O.V., et al. Combined General Catalog of Variable Stars（GCVS4.2, 2004 Ed.）

1. BSJ. The Beta Cephei Stars and Their Relatives. Variable Star of the Season. American Association of Variable Star Observers. 16 July 2010 [2 August 2015]. （原始內容存檔於2020-11-05）.
2. Lesh, Janet Roundtree; Aizenman, Morris L. The Observational Status of the β Cephei Stars. Annual Review of Astronomy and Astrophysics. 1978, 16: 215–240. Bibcode:1978ARA&A..16..215L. doi:10.1146/annurev.aa.16.090178.001243.
3. Bezdenezhnyi, V. P. On the Periods of the β Cephei Stars. Odessa Astronomical Publications. 2001, 14: 118. Bibcode:2001OAP....14..118B.
4. Good, Gerry A. Pulsating Variable Stars. Observing Variable Stars. 2003: 57–95. ISBN 978-1-85233-498-7. doi:10.1007/978-1-4471-0055-3_4.
5. LeBlanc, Francis. An Introduction to Stellar Astrophysics. John Wiley and Sons. 2010: 196 [2018-02-28]. ISBN 0-470-69957-4. （原始內容存檔於2019-05-02）.
6. Miglio, A. Revised instability domains of SPB and β Cephei stars. Communications in Asteroseismology. 2007, 151: 48–56. Bibcode:2007CoAst.151...48M. ISSN 1021-2043. arXiv:0706.3632 . doi:10.1553/cia151s48.
7. Guthnick, P. Nachweis der Veränderlichkeit des kurzperiodischen spektroskopischen Doppelsternsβ Cephei mittels photoelektrischer Messungen.. Astronomische Nachrichten. 1913, 196 (26): 357–364. Bibcode:1913AN....196..357G. ISSN 0004-6337. doi:10.1002/asna.19131962602.
8. Tkachenko, A.; Aerts, C.; Pavlovski, K.; Degroote, P.; Papics, P. I.; Moravveji, E.; Lehmann, H.; Kolbas, V.; Clemer, K. Modelling of Scorpii, a high-mass binary with a Cep variable primary component. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2014, 442: 616–628. Bibcode:2014MNRAS.442..616T. arXiv:1405.0924 . doi:10.1093/mnras/stu885.
9. Struve, Otto. The present state of our knowledge of the β Canis Majoris or β Cephei Stars. Annales d'Astrophysique. 1952, 15: 157. Bibcode:1952AnAp...15..157S.
10. Payne-Gaposchkin, Cecilia; Gaposchkin, Sergei. Variable stars. Cambridge. 1938, 5. Bibcode:1938HarMo...5.....P. Reprinted in Payne-Gaposchkin, Cecilia; Gaposchkin, Sergei. On the Dimensions and Constitution of Variable Stars. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1942, 28 (11): 490–5. Bibcode:1942PNAS...28..490P. PMC 1078523 . PMID 16578062. doi:10.1073/pnas.28.11.490.
11. Percy, John R. The Beta Cephei Stars. Journal of the Royal Astronomical Society of Canada. 1967, 61: 117. Bibcode:1967JRASC..61..117P.
12. Sterken, Christiaan; Jerzykiewicz, Mikolaj. Beta Cephei stars from a photometric point of view. Space Science Reviews. 1993, 62 (1–2): 95–171. Bibcode:1993SSRv...62...95S. ISSN 0038-6308. doi:10.1007/bf00208707.
13. Stankov, Anamarija; Handler, Gerald. Catalog of Galactic β Cephei Stars. The Astrophysical Journal Supplement Series. 2005, 158 (2): 193–216. Bibcode:2005ApJS..158..193S. ISSN 0067-0049. arXiv:astro-ph/0506495 . doi:10.1086/429408.
14. de Cat, P. Observational Asteroseismology of slowly pulsating B stars (PDF). Comm. in Asteroseismology. 2007, 150: 167–74 [2018-03-11]. Bibcode:2007CoAst.150..167D. doi:10.1553/cia150s167. （原始內容存檔 (PDF)於2016-03-04）.
15. Samus, N. N.; Durlevich, O. V.; et al. VizieR Online Data Catalog: General Catalogue of Variable Stars (Samus+ 2007–2013). VizieR On-line Data Catalog: B/gcvs. Originally published in: 2009yCat....102025S. 2009, 1: 02025. Bibcode:2009yCat....102025S.
16. Campbell, W. W. Eleven stars having variable radial velocities.. The Astrophysical Journal. 1909, 29: 224. Bibcode:1909ApJ....29..224C. ISSN 0004-637X. doi:10.1086/141644.
17. Mazumdar, A.; et al, An asteroseismic study of the β Cephei star β Canis Majoris, Astronomy and Astrophysics, November 2006, 459 (2): 589–596, Bibcode:2006A&A...459..589M, arXiv:astro-ph/0607261 , doi:10.1051/0004-6361:20064980
18. Hubrig, S.; et al. New magnetic field measurements of beta Cephei stars and Slowly Pulsating B stars 0901: 3319. January 2009. Bibcode:2009arXiv0901.3319H. arXiv:0901.3319 .
19. Jakate, S. M. A new class of early-type ultra-short-period variables. The Astronomical Journal. 1979, 84: 1042. Bibcode:1979AJ.....84.1042J. ISSN 0004-6256. doi:10.1086/112510.
20. Dubath, P.; Rimoldini, L.; Süveges, M.; Blomme, J.; López, M.; Sarro, L. M.; De Ridder, J.; Cuypers, J.; Guy, L.; Lecoeur, I.; Nienartowicz, K.; Jan, A.; Beck, M.; Mowlavi, N.; De Cat, P.; Lebzelter, T.; Eyer, L. Random forest automated supervised classification of Hipparcos periodic variable stars. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2011, 414 (3): 2602–17. Bibcode:2011MNRAS.414.2602D. arXiv:1101.2406 . doi:10.1111/j.1365-2966.2011.18575.x.
21. Lesh, Janet Roundtree; Aizenman, Morris L. The Observational Status of the β Cephei Stars. Annual Review of Astronomy and Astrophysics. 1978, 16 (1): 215–240. Bibcode:1978ARA&A..16..215L. ISSN 0066-4146. doi:10.1146/annurev.aa.16.090178.001243.
22. Telting, J. H.; Schrijvers, C.; Ilyin, I. V.; Uytterhoeven, K.; De Ridder, J.; Aerts, C.; Henrichs, H. F. A high-resolution spectroscopy survey of β Cephei pulsations in bright stars. Astronomy and Astrophysics. 2006, 452 (3): 945–953. Bibcode:2006A&A...452..945T. ISSN 0004-6361. doi:10.1051/0004-6361:20054730.
23. Pagel, B. E. J., Results of a search for bright β Cephei variables in the southern sky, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 1956, 116: 10–24, Bibcode:1956MNRAS.116...10P, doi:10.1093/mnras/116.1.10
24. Uytterhoeven, K.; et al, The orbit of the close spectroscopic binary epsilon Lup and the intrinsic variability of its early B-type components, Astronomy and Astrophysics, September 2005, 440 (1): 249–260, Bibcode:2005A&A...440..249U, arXiv:astro-ph/0507376 , doi:10.1051/0004-6361:20053009
25. ESA. The HIPPARCOS and TYCHO catalogues. Astrometric and photometric star catalogues derived from the ESA HIPPARCOS Space Astrometry Mission 1200. 1997. Bibcode:1997ESASP1200.....E. ISBN 9290923997.
26. Palate, M.; Koenigsberger, G.; Rauw, G.; Harrington, D.; Moreno, E. Spectral modelling of theαVirginis (Spica) binary system. Astronomy & Astrophysics. 2013, 556: A49. Bibcode:2013A&A...556A..49P. ISSN 0004-6361. arXiv:1307.1970 . doi:10.1051/0004-6361/201321909.
27. Balona, L. A.; Engelbrecht, C. A. Photometry and frequency analysis of line profile variables. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 1985, 214 (4): 559–574. Bibcode:1985MNRAS.214..559B. doi:10.1093/mnras/214.4.559.
28. Hill, Graham. On Beta Cephei Stars: a Search for Beta Cephei Stars. The Astrophysical Journal Supplement Series. 1967, 14: 263. Bibcode:1967ApJS...14..263H. ISSN 0067-0049. doi:10.1086/190156.
29. Lefèvre, L.; Marchenko, S. V.; Moffat, A. F. J.; Acker, A. A systematic study of variability among OB-stars based on HIPPARCOS photometry. Astronomy and Astrophysics. 2009, 507 (2): 1141–1201. Bibcode:2009A&A...507.1141L. ISSN 0004-6361. doi:10.1051/0004-6361/200912304.
30. Elst, E. W. Short Periodic Variation of One Northern and Five Southern Bright Early B-Type Stars. Information Bulletin on Variable Stars. 1979, 1562: 1. Bibcode:1979IBVS.1562....1E.
31. Percy, J. R.; Harlow, J.; Hayhoe, K. A. W.; Ivans, I. I.; Lister, M.; Plume, R.; Rosebery, T.; Thompson, S.; Yeung, D. Photometric Monitoring of Bright Be Stars. III. 1988–89 and 1992–95. Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 1997, 109: 1215. Bibcode:1997PASP..109.1215P. ISSN 0004-6280. doi:10.1086/133998.
32. Percy, J. R.; Jakate, S. M.; Matthews, J. M. Short-period light variations in Be stars. The Astronomical Journal. 1981, 86: 53. Bibcode:1981AJ.....86...53P. ISSN 0004-6256. doi:10.1086/112855.