Ultra Long Period Cepheid

Ultra Long Period Cepheids, kurz ULPC, sind eine Klasse von Pulsationsveränderlichen Sternen mit Perioden zwischen 80 und 150 Tagen. Die Gelben Riesen sind über ihre Perioden-Leuchtkraft-Beziehung ein wichtiger Zwischenschritt in der kosmischen Entfernungsleiter.

Cepheiden sind pulsationsveränderliche Sterne mit Perioden von einigen Tagen bis zu 80 Tagen. Die Obergrenze ergibt sich aus einem graduellen Übergang zu den Halbregelmäßigen Sternen, da die Lichtkurven sich nicht mehr regelmäßig wiederholen. Im Übergangsbereich treten Periodenverdoppelung und andere nichtlineare Vorgänge auf.

Ein kleiner Teil der pulsationsveränderlichen gelben Riesen mit Perioden zwischen 80 und 150 Tagen zeigt einen relativ regelmäßigen Cepheiden-artigen Lichtwechsel. Diese Sterne werden als Ultra Long Period Cepheids bezeichnet, wobei die Lichtkurven Unterschiede zwischen den Zyklen von bis zu 0,15 mag zeigen können. Ihre Perioden-Leuchtkraft-Beziehung liegt in der Fortsetzung der klassischen Typ-I-Cepheiden, wobei die ULPC jedoch eine geringere Steigung aufweisen. Bei einer Verlängerung der Pulsationsperiode steigt die mittlere Helligkeit nicht mehr so schnell an wie bei den normalen Cepheiden. Eine Zerlegung der Lichtkurven von ultralangperiodischen Cepheiden mittels einer Fourier-Analyse führt zu Ergebnissen, die eher typisch für Mirasterne ist als für Cepheiden. Aktuelle Sternmodelle können die ULPCs mit Perioden von mehr als 120 Tagen nicht als im Kern heliumbrennende Nach-Hauptreihensterne wie die Cepheiden nachbilden. In der Milchstraße sind bisher keine Ultra Long Period Cepheids gefunden worden und sie treten überwiegend in Galaxien mit einer geringen Metallizität auf wie in den Magellanschen Wolken.

Cepheiden sind wichtige Standardkerzen für die Entfernungsmessung im Kosmos. Ihre Reichweite ist allerdings mit momentaner Technik auf Entfernungen bis 20 Megaparsec beschränkt. ULPCs können aufgrund ihrer größeren absoluten Helligkeit von circa M_V = −7 bzw. M_I = −7,9 bis zu Entfernungen von 120 Megaparsec beobachtet werden. Dies ermöglicht eine bessere Kalibrierung der absoluten Helligkeit von Supernovae mittels der Phillips-Beziehung und der expandierende Photosphäre-Methode, da in diesem Raumbereich erheblich mehr Supernovae beobachtet wurden.

Beispiele

• BZ Tucanae, HV 829

Quellen

• Chien-Hsiu Lee, Chow-Choong Ngeow, Michael Ting-Chang Yang, Wing-Huen Ip, Albert Kwok-Hing Kong, Russ R. Laher, Jason Surace: Using the Palomar Transient Factory to Search for Ultra-Long-Period Cepheid Candidates in M31. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2013, arxiv:1309.5127v1. 
• Chow-Choong Ngeow, Scott Lucchini, Shashi Kanbur, Brittany Barrett, Bin Lin: Preliminary Analysis of ULPC Light Curves Using Fourier Decomposition Technique. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2013, arxiv:1309.4297v1. 
• Fiorentino, G., Clementini, G., Marconi, M., Musella, I., Saha, A., Tosi, M., Contreras Ramos, R., Annibali, F., Aloisi, A., van der Marel, R: Ultra Long Period Cepheids: a primary standard candle out to the Hubble flow. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2012, arxiv:1203.0026v1. 
• Jonathan C. Bird, K. Z. Stanek, Jose L. Prieto: Using Ultra Long Period Cepheids to Extend the Cosmic Distance Ladder to 100 Mpc and Beyond. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2008, arxiv:0807.4933v2.