Kuidas kummaline tähe delta Cephei on universumi miilitähis

Hubble

Hubble'i muutuja number üks ehk V1 ja asub kahe miljoni valgusaasta kaugusel naaber Andromeda galaktika ehk M31 välispiirkondades. Täht aitas Edwin Hubbleil näidata, et Andromeda asub väljaspool meie galaktikat, muutes radikaalselt meie arusaama universumist. (Pildikrediit: NASA, ESA ja Hubble'i pärandimeeskond (STScI/AURA))



Seistes sel nädalal kõrgel taeva põhjaosas kella 23 paiku. kohaliku aja järgi on tornist sarnanev viis tähte, mis on suunatud põhja poole.

See on Etioopia kuninga Kefeuse tähtkuju. Tundub, et kuninga asemel meenutab ta kirikut, millel on torn või võib-olla Alpi suusamaja, millel on järsk ja lumekattev katus, mis ilmub sel aastaajal tagurpidi.

Torni lõunapoolseimas punktis, mida enamikul allegoorilistel tähepiltidel kujutatakse kuninga käsivarre biitsepsina, kes hoiab skeptrit, on täht Delta Cephei, kes on selle klassi kõige kuulsam muutuvad tähed tuntud kui kefeidid. [ Hämmastavad öötaeva fotod Stargazersilt: september 2013 (galerii) ]



Kõikumiste selgitamine

Delta on pidevalt muutuv täht, mis moodustab väikese kolmnurga kahe teise läheduses asuva tähega.

Mõnikord näib, et Delta ei paista eredamalt kui tema kahe kaaslase, kes on kolmnurgas Epsilon, tuhmim. Kuid muul ajal näib täht säravat kaks korda eredamalt ja võrdne kolmnurga heledama tähe (Zeta) omaga.



Delta maksimaalne tõus toimub vaid umbes pooleteise päeva jooksul, samal ajal kui selle langemine minimaalse valguseni toimub umbes nelja päeva jooksul. Väljapaistev Briti harrastusastronoom John Goodricke märkas esmakordselt tähe kummalist heleduse varieeruvust aastal 1784. Tänu sellisele kiirele varieerumisele saab praktiliselt igaüks, kes õhtu ja öö vahel delta hoolikalt jälgib, jälgida tähe heleduse kõikumist.

Alguses eeldati, et Delta Cephei kuulub erilisse tähtede klassi, mida tuntakse varjutava binaarina. Goodricke ise tegi 1783. aastal Royal Society'le ettepaneku, et täht Algol lähedal asuvas Perseuse tähtkujus oli just selline täht ja tal oli õigus. Samamoodi arvati esialgu, et Deltal tiirutab ka palju nõrgem, nähtamatu kaaslane. Kui see oletatavalt nõrgem täht möödus heledama ees, tundus Delta hämarduvat ja pärast nõrgema tähe eemaldumist helendas Delta uuesti.

Selle teooria aktsepteerimisel oli aga üks häiriv probleem see, et kuigi täht näis hämarduvat, tundus see ka värvi muutvat: muutus heledamaks muutudes sinisemaks ja tuhmudes punasemaks.



Lõpuks jäeti teooria, et Delta Cephei oli varjutav binaar, kui arvutused näitasid, et oletatav nõrgem kaaslane - kui see üldse olemas oli - pidi pöörlema ​​heledama sees.

See pulseerib!

Delta Cephei heleduse kõikumiste aktsepteeritud seletus on täna see, et see täht pulseerib nagu südamelöök, laieneb, tõmbub kokku ja laieneb täiuslikul ajal.

Sellised pulseerivad tähed helendavad ja tuhmuvad kokku tõmbudes ja paisudes. Laienemisega jahtudes muutuvad nad punasemaks ja nõrgemaks; kokkusurumisel kuumutatud muutuvad nad sinisemaks ja heledamaks. Sellisena kuulub see täht tähelepanuväärsesse klassi, mis kutsus tsefeide. Tõepoolest, see täht on andnud oma nime sõna otseses mõttes sadadele muudele muutujatele,

Seda tüüpi tähti on kahte tüüpi. I tüüpi kefeidid kõiguvad tsüklitena vähem kui ööpäevas ja neid leidub kerakujulistes täheparvedes. II tüüpi nimetatakse 'klassikalisteks' tsefeidideks ja need on heledamad.

II tüüpi kefeide võib täheldada tohutul kaugusel, isegi teistes galaktikates. Nende ühtlased ja rütmilised tsüklid on väga täpselt teada ja kestavad umbes kahest kuni 50 päevani, samas kui enamikul juhtudel on nende heleduse muutus väiksem kui üks suurusjärk.

Delta Cephei on II tüüpi tsefeid. Selle ajavahemik on viis päeva 8 tundi 47,5 minutit ja tundub, et selle suurusjärk varieerub vahemikus 3,6 kuni 4,3. See on umbes 2000 korda heledam kui päike ja asub 880 valgusaasta kaugusel. See on päikesele lähimate seda tüüpi tähtede seas, vaid Polaris on lähemal.

Taevane mõõdupuu

Aastal 1912 uuris Harvardi Henrietta Swan Leavitt (1868-1921) tsefeidi muutujaid Linnutee satelliitgalaktikas Small Magellanic Cloud. Ta loetles 25 ajavahemiku järjekorras ja leidis, et need on järjestatud ka heleduse järgi, mis on väga oluline avastus - perioodi määramine annab tähe tõelise heleduse.

Tsefeidi perioodi ja sisemise heleduse vahel on tihe seos - mida pikem periood, seda suurem on tähe heledus. [Vaadake meie Linnutee galaktika hämmastavaid fotosid]

See seos Cepheidi muutuva tähe pulseerimiskiiruse ja selle täheldatud heleduse muutuse vahel on võimaldanud astronoomidel kasutada neid tähti taevase mõõdupuuna tähtede kauguste mõõtmiseks, isegi kui kõnealune täht asub kauges galaktikas.

Astronoom peab kindlaks määrama ainult tsefeidi perioodi ja näiva suuruse. Endine väärtus annab siis teadlastele tähe absoluutse suuruse-kui hele see täht paistaks, kui see asetataks standardsele 32,5 valgusaasta kaugusele.

Võrreldes selle näilist ja absoluutset suurust on tähe kaugust lihtne arvutada, mis omakorda annab kauguse galaktikast, milles see asub.

Universumi suurus kahekordistub

Astronoom Edwin Hubble, kes töötas oktoobris 1923 California Mount Wilsoni observatooriumis, avastas Cepheidi muutuva tähe Andromeda Galaxy, kasutades observatooriumi 100-tollist peegeldavat teleskoopi.

Hubble otsustas lõpuks, et tähe periood ja absoluutne suurus ning teatas 1929. aastal, et galaktika on 900 000 valgusaasta kaugusel. See väärtus püsis kuni Saksa astronoomi Walter Baade avastuseni, et on olemas kahte tüüpi tsefeidi muutuvaid tähti ja et Hubble võrdles Andromedas helendavamat II tüüpi tsefeidi ja meie galaktika I tüüpi tsefeidi.

See avastus viis Baade'i ümber arvutama Andromeda galaktika kauguse, kahekordistades Hubble'i eelmise arvutuse ja asetades selle umbes 2 miljoni valgusaasta kaugusele.

Selle avastusega kahekordistus tuntud universumi suurus sõna otseses mõttes üleöö. Baade teatas sellest leiust suureks hämmastuseks Rahvusvahelise Astronoomia Liidu 1952. aasta kohtumisel Roomas.

Toimetaja märkus: Kui jäädvustate hämmastava foto Delta Cepheist - või mõnest muust öötaeva vaatepildist - ja soovite seda võimaliku loo või pildigalerii jaoks jagada demokratija.eu -iga, saatke palun haldamiseks pildid ja kommentaarid, sealhulgas nimi ja kasutatud varustus toimetaja Tariq Malik aadressil: spacephotos@demokratija.eu .

Joe Rao on juhendaja ja külalisõppejõud New Yorgi Haydeni planetaariumis. Ta kirjutab astronoomiast ajakirja Natural History, Farmer's Almanahhi ja muude väljaannete jaoks ning on ka kaamera meteoroloog News 12 Westchester, NY Järgne meile @Spacedotcom , Facebook ja Google+ . Algne artikkel teemal demokratija.eu .