Co to są pulsacje gwiazdowe?
Pulsacje gwiazdowe to periodyczne lub quasi-periodyczne zmiany promienia, temperatury i jasności gwiazdy, spowodowane falami stojącymi (modami) rozchodzącymi sie w jej wnętrzu. Gwiazda działa jak ogromny rezonator – zachodzą w niej drgania akustyczne (mody p, ciśnieniowe) lub grawitacyjne (mody g, gdy siłą przywracającą jest grawitacja). Pulsacje radial ne to synchroniczne kurczenie i rozszerzanie całej gwiazdy. Pulsacje nieradialne angażują tylko część gwiazdy, tworząc złożone wzorce stojących fal na powierzchni.
Typy pulsujących gwiazd zmiennych: cefejdy klasyczne (delta Cep, typ F-K nadolbrzym, okres 1-100 dni, amplituda 0,5-2 mag) – klucz do kosmicznej drabiny odległości dzięki zależności okres-jasność odkrytej przez Henriettę Leavitt w 1912 roku. Gwiazdy RR Lyrae (typ A-F poziomej gałęzi, okres 0,2-1 dzień) – wskaźniki odległości w gromadach kulistych i halo galaktycznym. Gwiazdy delta Scuti i gwiazdy SX Phe (typ A-F ciągu głównego, krótkie okresy 0,5-8 h) – asteroseismologia. ZZ Ceti (pulsujące białe karły, typ DA, T ok. 12 000 K). GW Vir (pulsujące białe karły/PG 1159 GW Vir, T > 100 000 K, mody g). Gwiazdy beta Cephei (gorące B-olbrzymy, okresy 0,1-0,3 doby). Mechanizm kappa (kappa mechanism): pulsacje napędzane są przez strefę jonizacji helu w otoczce gwiazdy, gdzie wzrastająca nieprzezroczystość (kappa) podczas kompresji gromadzi energię, a przy rozszerzeniu oddaje ją – wytwarzając samopodtrzymujące sie drgania. Strefa ta leży w tzw. pasie niestabilności (instability strip) na diagramie H-R: wąski pionowy pas od nadolbrzymów (cefejdy klasy F-G) do białych karłów (ZZ Ceti), w którym temperatura efektywna leży ok. 6000-7500 K.
Asteroseismologia i helioseismologia: analiza widma pulsacji gwiazd (setki do tysięcy modów jednocześnie) pozwala 'prześwietlić’ ich wnętrze i wyznaczyć: profil prędkości dźwięku, prędkość obrotu różnicowego, strukturę wewnętrzną (jądro helowe vs. konwekcyjna otoczka). Satelity Kepler i TESS dostarczyły fotometrii tysięcy gwiazd z precyzją < 10 cząstek na milion (ppm) – wystarczającą do wykrycia setnych magnitudy zmian jasności. PLATO (ESA, 2026) będzie przez 4 lata monitorował milion gwiazd z asteroseismologiczną precyzją. Gwiazdy SX Phe i delta Scuti w gromadach kulistych (jak Omega Centauri) sa walidatorem modeli ewolucji gwiazdowej. Cefejdy w galaktykach Grupy Lokalnej i poza nią (do ok. 20-30 Mpc przez JWST) są najważniejszym kalibratorem stałej Hubble'a H0 – centralny punkt napięcia Hubble Tension.