Как переменные звезды Цефеиды помогают измерять космические расстояния?
Поскольку Delta Cephei и другие звезды в своем классе варьируются так надежно - и поскольку цикл изменения их яркости так сильно привязан к их собственной яркости - эти звезды можно использовать для измерения расстояний в пространстве. Астрономы называют объекты, которые могут быть использованы таким образом стандартные свечи.
Как это работает? Во-первых, астрономы тщательно измеряют частоту пульсаций этих звезд. К сожалению, расстояния до очень немногих - если таковые имеются - переменных звезд с цефеидой достаточно близки, чтобы измерять их непосредственно звездным параллаксом Тем не менее, приблизительные расстояния переменных цефеид в относительно близких звездных скоплениях были определены косвенно с помощью спектроскопического метода (иногда называемого неправильным спектроскопический параллакс). Наблюдая за пульсацией многих переменных Цефеиды - и зная их приблизительные расстояния с помощью спектроскопического метода - они узнают, насколько яркой должна быть переменная Цефеиды определенной внутренней яркости смотрю на заданном расстоянии от Земли.
Вооружившись этим знанием, астрономы наблюдают пульсации звезд этого класса в отдаленном космосе. Они могут определить внутреннюю яркость звезд из-за их пульсаций. Затем они могут определить расстояния до более удаленных звезд по их видимой величине. Поскольку свет тускнеет по закону обратных квадратов, астрономы знают, что звезда данной светимости (внутренней яркости) будет появиться 1/16 яркого в четыре раза расстояния, 1/64 яркого в восемь раз расстояния или 1/100 яркого в 10 раз расстояния.
Кстати, почему эти звезды различаются по яркости? Считается, что эти вариации являются действительными пульсациями, поскольку сама звезда расширяется, а затем сжимается.
Переменные звезды цефеиды можно увидеть на расстоянии до 20 миллионов световых лет. Ближайшая галактика находится на расстоянии около 2 миллионов световых лет, а самые отдаленные миллиарды световых лет. Таким образом, эти звезды не помогут вам в измерении расстояний в пространстве. Тем не менее, так как астрономы узнали секреты своей пульсации, эти звезды были жизненно важны для астрономии.
Астроном Генриетта Ливитт открыла переменные Цефеиды в 1912 году. В 1923 году астроном Эдвин Хаббл использовал переменные звезды Цефеиды, чтобы определить, что так называемая туманность Андромеды на самом деле является гигантской галактикой, лежащей за пределами нашего Млечного пути. Это знание освободило нас от границ одной галактики и дало нам обширную вселенную, которую мы знаем сегодня.
Расположение звезды Delta Cephei в созвездии Цефея
Как я могу заметить Дельта Цефея в ночном небе?
Эта звезда околополярный - всегда над горизонтом - в северной половине Соединенных Штатов.
Тем не менее, эту звезду гораздо легче увидеть, когда она высоко в северном небе в осенние и зимние вечера. Вы можете найти Цефея с помощью Большой Медведицы. Во-первых, используйте «звезды-указатели» Большой Медведицы, чтобы найти Полярную звезду. Затем прыгните за Полярис на ширину кулака, чтобы приземлиться на Цефея.
Вы увидите созвездие Цефея Царя рядом с его женой, Кассиопеей Царицей, ее подпись W или М-образную фигуру звезд, делающую ее ярче двух созвездий. Они высоко в вашем северном небе по вечерам в ноябре и декабре.
Диаграмма Международного астрономического союза, показывающая созвездие Цефея.
Как я могу посмотреть, как Delta Cephei изменяет яркость? Реальный ответ на этот вопрос: время и терпение. Но две звезды, расположенные рядом с Дельта Цефеем на куполе неба - Эпсилон Цефей и Зета Цефей - соответствуют нижнему и верхнему краям шкалы яркости Дельта Цефея. Этот факт должен помочь вам увидеть изменения Delta Cephei.
Итак, посмотрите на диаграммы выше и найдите звезды Эпсилон и Зета Цефей. В самом слабом, Дельта Цефей такой же тусклый, как и слабая звезда Эпсилон Цефей. В своем самом ярком Delta Cephei соответствует яркости более яркой звезды, Zeta Cephei.
Итог: звезда Delta Cephei осветляется и гаснет с точностью до часа каждые 5,36 дня. Скорость изменения яркости связана с внутренней яркостью звезды. Вот как целый класс звезд, названных в честь Delta Cephei, называемых переменными звездами Cepheid, помогает астрономам измерять расстояния.