星震学

かなり特殊な条件下では、一部の恒星には放射によって熱が運ばれ、不透明度が温度の急激に減少する領域が存在する。この不透明度のピークは、${\displaystyle \kappa }$―メカニズム（またはエディントン弁）。振動サイクルの開始時に恒星の外層が収縮していると仮定します。不透明度の隆起部にある層は、わずかに膨張して冷却されることで、より不透明になり、より多くの放射線を吸収して加熱されます。この加熱によって膨張が起こり、さらに冷却され、層はさらに不透明になります。これは、物質の不透明度が急速に増加しなくなるまで続き、その時点で層に閉じ込められていた放射線が放出されます。恒星は収縮し、サイクルが再び開始する準備が整います。この意味で、不透明度は恒星の外層に熱を閉じ込める弁のように機能します。

脈動は${\displaystyle \kappa }$これらのメカニズムは一貫性があり、比較的大きな振幅を持つ。これは、セファイド変光星やRR Lyrae型変光星など、既知の最も長い変光星の多くにおける脈動を駆動する。

表面対流層を持つ恒星では、表面付近の乱流流体の動きが広範囲の周波数にわたる振動を同時に励起および減衰させます。^{[ 2 ] [ 3 ]} これらのモードは本質的に安定しているため、振幅が小さく、比較的短命です。これがすべての太陽型振動子の駆動メカニズムです。

表面対流帯の底が鋭く、対流の時間スケールが脈動の時間スケールよりも遅い場合、対流流は大きなコヒーレントな脈動に発展する可能性のある摂動に対して反応が遅すぎる。このメカニズムは対流ブロッキング^{[ 4 ]}として知られており 、脈動を引き起こすと考えられている。${\displaystyle \gamma }$ドラドゥス変数。^{[ 5 ]}

ケプラー衛星の観測により、最接近時に振動が励起される偏心連星系が明らかになった。^{[ 6 ]}これらの系は、光度曲線の特徴的な形状からハートビート星として知られている。

太陽の振動は表面付近の対流によって引き起こされるため、同様の原因で発生する恒星の振動は太陽様振動と呼ばれ、そのような恒星自体も太陽様振動星と呼ばれます。しかし、太陽様振動は、対流層を持つ進化段階の恒星（準巨星や赤色巨星）でも発生します。これらの恒星は太陽に似ていませんが、対流層を持っています。

ケフェイド変光星は、脈動する恒星の中でも最も重要な種類の一つです。これらは、質量が太陽質量の約5倍以上で、中心部でヘリウム燃焼している恒星です。主に基本振動モードで振動し、その周期は数日から数ヶ月に及びます。脈動周期は光度と密接に関係しているため、振動周期を測定し、光度を計算して、観測された明るさと比較することで、ケフェイド変光星までの距離を決定することが可能です。

ケフェイド変光星の脈動は、ヘリウムの第二電離領域に作用するカッパ機構によって励起される。

RR Lyrae型変光星は、ケフェイド変光星に似ていますが、金属量が少なく（つまり種族II）、質量もはるかに小さい（太陽の約0.6～0.8倍）です。これらは中心核でヘリウムを燃焼する巨星であり、基本モードと第一倍音のいずれか、または両方で振動します。この振動は、ヘリウムの第二電離を介して作用するカッパ機構によっても駆動されます。RR Lyrae型変光星自身を含め、多くのRR Lyrae型変光星は、ブラシュコ効果として知られる長周期の振幅変調を示します。

デルタ・スクティ型変光星は、おおよそ古典的な不安定帯が主系列星と交差する領域に位置します。これらは通常、A型から初期F型の矮星および準巨星であり、振動モードは低次の動径方向および非動径方向の圧力モードであり、周期は0.25時間から8時間まで、等級変動はその間の範囲にわたります。ケフェイド変光星と同様に、これらの振動はヘリウムの第二電離に作用するカッパ機構によって引き起こされます。

SX Phoenicis型変光星は、Delta Scuti型変光星の金属量の少ない近縁種とみなされている。

ガンマ・ドラドゥス変光星は、デルタ・スクティ変光星の赤色端に似​​た恒星、通常は初期F型星に見られます。これらの恒星は、約0.5日から3日の間に複数の振動周波数を示しますが、これは低次の圧力モードよりもはるかに遅い周期です。ガンマ・ドラドゥス変光星の振動は、一般的に対流遮断によって励起される高次の重力モードであると考えられています。

ケプラーの観測結果によると、デルタ・スクティ星の多くはガンマ・ドラドゥス振動も示しており、したがってハイブリッド星であると思われる。^{[ 7 ] [ 8 ]}

急速に振動する Ap 型星は、デルタ スクティ型変光星と同様のパラメータを持ち、ほとんどが A 型と F 型ですが、強い磁場を持ち、化学的に特異な性質を持っています (そのため、スペクトル型はp型です)。これらの星の高密度モードスペクトルは、斜め脈動モデルによって理解されています。つまり、モードの周波数は磁場によって変調されますが、磁場は必ずしも星の自転方向と一致しているわけではありません (地球の場合とは異なります)。振動モードの周波数は約 1500 μHz、振幅は数ミリ等級です。

ゆっくり脈動するB型星（SPB型星）は、数日周期の振動を示すB型星であり、カッパ機構によって励起される高次の重力モードであると考えられている。ベータ・ケフェイ型変光星は、SPB型星よりもやや高温（したがって質量が大きい）であり、カッパ機構によって励起されるモードを持つだけでなく、数時間周期の低次の重力モードでも振動する。これらの振動星はいずれも、ゆっくり自転する星のみで構成されている。

準矮星B（sdB）は、本質的にはヘリウム燃焼巨星の核であり、何らかの理由で水素外層の大部分を失い、水素燃焼殻が存在しない状態にある。これらの星は、可視光において約1分から10分の範囲で周期が変化する複数の振動を持ち、振幅は0.001等級から0.3等級まで変化する。これらの振動は、鉄の不透明度ピークに作用するカッパ機構によって励起される低次の圧力モードである。

白色矮星は、通常の恒星と同様にスペクトル型によって特徴づけられますが、スペクトル型と有効温度の関係は同じようには対応しません。そのため、白色矮星はDO型、DA型、DB型に分類されます。より低温のタイプも物理的には存在し得ますが、宇宙はまだ十分に冷却されていないため、存在していません。これら3種類の白色矮星はすべて脈動していることがわかっています。脈動星は、GW Virginis星（DO型変光星、PG 1159星とも呼ばれる）、V777 Herculis星（DB型変光星）、ZZ Ceti星（DA型変光星）として知られています。これらはすべて、低次高次gモードで脈動しています。振動周期は有効温度とともに概ね減少し、約30分から約1分まで変化します。GW Virginis星とZZ Ceti星はκ機構によって励起されていると考えられており、V777 Herculis星は対流遮断によって励起されていると考えられています。