Почему цефеиды называют маяками Вселенной и как ими пользуются астрономы
Интенсивная амплитуда колебаний светового излучения цефеид позволяет определять расстояние до них и использовать полученные данные в других расчетах. Именно по этой причине нередко цефеиды называют «маяками» Вселенной, почему астрономы наградили их таким красивым названием. Периодически на поверхности переменных звезд происходит нарушение равновесия тяготения и газового давления в атмосфере. В результате возникают пульсации, в ходе которых изменяется размер астрономического тела, возникают колебания температуры и интенсивности излучения. Установив связь между амплитудой и абсолютной яркостью, благодаря последней, можно вычислить расстояние до звезды.
В XX веке астроном Эдвин Хаббл (в его честь был назван один из самых известных телескопов) обнаружил Туманность Андромеды по свету переменных звезд и доказал, что наша Галактика – далеко не единственная звездная система во Вселенной. Полярная звезда, которая также является цефеидом, фигурирует во многих навигационных системах как один из основных ориентиров. Астрономические тела, встречающиеся во всех уголках космоса, в буквальном смысле были обречены стать своеобразными точками опоры и ориентирования при различных вычислениях. Нередко цефеиды называют маяками Вселенной и космоса, почему – ответ на этот вопрос очевиден: из-за очень высокой яркости и удобства использования их параметров в астрономических расчетах.
Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.
Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.
Другие обзоры и статьи о телескопах и астрономии:
Обзоры оптической техники и аксессуаров:
Статьи о телескопах. Как выбрать, настроить и провести первые наблюдения:
Все об основах астрономии и «космических» объектах:
Источник
Цефеиды
Астрономы называют цефеиды маяками Вселенной, так как при помощи этих звезд можно точно рассчитать расстояние до отдаленных космических объектов.
Переменные звезды
Полярная звезда — классическая Цефеида
Цефеиды — это особый класс регулярных переменных звезд. Наиболее известной их представительницей является Полярная звезда, которая по сегодняшний день служит заблудившимся путникам ориентиром, показывая в северном полушарии точное направление на север.
Переменные звезды получили свое название благодаря тому, что их излучение субъективно воспринимается, как переменное – эти звезды, словно лампочки новогодней гирлянды, мигают нам из далеких глубин галактик. Их мигание вызвано рядом физических процессов, которые происходят внутри этих небесных тел. В астрономическом сообществе они широко известны, как природа переменности цефеид.
Природа переменности цефеид
Как мы уже говорили выше, мигание или пульсация цефеид вызвана рядом естественных физических процессов, которые до конца еще не выяснены астрономами.
Материалы по теме
Полярная звезда наш верный ориентир
Суть этих процессов сводится к тому, что в верхних слоях звезд нарушены процессы газового давления и тяготения, из-за чего радиус звезды периодически сжимается, что наблюдателем воспринимается не иначе, как пульсация.
Сжатие радиуса звезды прямым образом влияет на температуру ее поверхности. Так, уменьшение радиуса цефеиды на 15% способно вызвать увеличение температуры звезды более чем на 1000 градусов по Кельвину.
Вместе с изменением длины радиуса звезды, изменяется и ее звездная величина – блеск. При минимальном радиусе звезда излучает максимальное количество света, а с увеличением радиуса количество излучаемого света становится меньше.
Происхождение названия
Название «Цефеиды» происходит от наименования одноименной звезды Дельта Цефея. Звездная величина этого небесного светила меняется каждые пять дней в диапазоне от 3,6 до 4,3 единиц.
Физические характеристики
Цефеиды – это обычно гиганты и сверхгиганты, относящиеся к спектральным классам F и G. Эти звезды в несколько тысяч раз ярче нашего Солнца, что не всегда пропорционально их массе. Например, встречаются цефеиды масса которых составляет всего четверть солнечной. Однако есть среди них гиганты, вес которых превосходит массу нашей звезды в сорок раз. Часто среди цефеид встречаются двойные звезды, однако существуют и цефеиды-одиночки, которые также отличаются высокой степенью свечения.
Типы цефеид
Астрономы различают два типа цефеид: цефеиды населения І и населения ІІ. Цефеиды первого населения обычно обитают в рассеянных звездных скоплениях. Эти звезды имеют сравнительно молодой возраст. Их обычно называют классическими цефеидами.
Ярким представителем цефеид второго населения является W Девы. Если цефеиды населения І обитают в рассеянных звездных скоплениях, то цефеиды населения ІІ наиболее часто встречаются в шаровых скоплениях, расположенных вблизи галактического центра. Их возраст выше возраста звезд населения І, а свечение заметно ниже.
Значимость в астрономии
Изменение блеска звезды V1 в галактике M31
Астрономы называют цефеиды маяками Вселенной. Причина этого в том, что эти небесные тела позволяют вычислить расстояние к удаленным космическим объектам, в частности галактикам. Происходит это следующим образом. Допустим, вы обнаружили цефеиду в другой галактике. Первое, что вам нужно сделать – это вычислить период ее пульсации, благодаря которому вы сможете измерить светимость звезды. Сравнив последнюю величину с ее видимым блеском, можно узнать расстояние до звезды, а также до галактики, в которой вы ее обнаружили.
Интересные факты
- Светимость цефеид напрямую зависит от периода их пульсации: чем больше период, тем интенсивнее светимость звезды;
- Большинство цефеид можно увидеть невооруженным глазом. Многие из них удалены от Земли на расстоянии свыше 60 млн. световых лет;
- Первая открытая астрономами звезда переменного типа – Дельта Цефея. В честь нее описанный выше класс звезд и получил свое название.
‘ alt=»yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7 — Цефеиды» title=»Цефеиды»>
Источник
Квазар. Далекий маяк Вселенной
Наверное любой из нас хотя бы раз в жизни слышал это таинственное слово — квазар. Но поскольку уроки астрономии в школе давно отменили, то почти никто уже и не помнит, что же это слово означает. Давайте поговорим об этом космическом явлении в нашей сегодняшней статье.
Квазар — это очень интересный космический объект. Как правило, его рождает сверхмассивная черная дыра. Квазары сияют с такой интенсивностью, что могут затмевать целые галактики. Даже те, в которых сами и находятся.
Понимание природы квазаров современными учеными начало формироваться лишь полвека назад.
Квазар. Немного истории
Давайте мысленно переместимся в 30-е годы прошлого века. Один из основоположников современной астрономии, американский физик и астроном Карл Янский сделал странное открытие. Ученый обнаружил, что источником помех, которые наблюдались в трансатлантических телефонных линиях являлся, ни много, ни мало, Млечный Путь! Это открытие весьма озадачило научный мир. Но лишь в 50-х годах прошлого столетия астрономы начали активно использовать радиотелескопы для сканирования неба. Они сравнивали результаты своей работы с изображениями неба в видимом диапазоне.
И то что они обнаружили, поразило всех. Оказалось, что некоторые из слабых источников излучения в радиодиапазоне не имеют эквивалента в видимом участке спектра. То есть в радиосигналах ученые нашли источник излучения. Однако на фотографиях они не нашли звезды или другого объекта, который мог бы быть источником этой энергии. Астрономы назвали эти объекты «квазизвездными радиоисточниками». Или «квазарами».
Скорость света
И в научном мире возник резонный вопрос — а что же за процессы рождают подобные объекты? Какие чудовищные силы способны генерировать столько энергии? Этот вопрос просто необходимо было срочно решить. Некоторые из профессоров даже начали собирать деньги на ракету, чтобы посетить ближайший квазар. И выяснить, в чем же дело. Но подсчеты показали, что путешествие будет длинным. И в мире нет столько тушенки, чтобы загрузить ее в ракету. Потому что ближайший к Земле квазар удален от Земли на 600 миллионов световых лет! Поэтому изучать природу квазара было решено удаленно.
Так какое же мнение имеет наша наука по поводу того, что же такое квазар? Современные ученые считают, что интенсивные космические радиосигналы исходят из ядер далеких галактик. Которые, фактически, являются сверхмассивными черными дырами. Постойте, скажете Вы. Но ведь черные дыры не могут ничего излучать! Да, это действительно так. Но здесь задействован очень интересный процесс. Когда материя приближается слишком близко к горизонту событий черной дыры, она уже не может покинуть ее цепкие объятья. В этом месте только фотоны, переносчики энергии, еще могут это сделать. Падающая в черную дыру материя набирает огромную скорость и сжимается. И разогревается из-за сжатия до нескольких миллионов градусов. В результате этого процесса образуется так называемый аккреционный диск. Этот диск испускает огромное количество излучения. Считается, что до 30% вещества в ходе этого процесса превращается в энергию.
Мощное магнитное поле, которое существует вокруг любой черной дыры, выбрасывает струи этой энергии в противоположных направлениях в космическое пространство. И они летят с огромными скоростями по всей Вселенной.
Как далеко они от нас?
Каждый квазар испускает просто колоссальное количество энергии. Даже большее, чем свет всех звезд в любой галактике. Квазары являются самыми яркими объектами во Вселенной. Однако это не единственные объекты в космосе с подобными характеристиками. На самом деле квазары являются частью целой группы небесных тел, известных как активные ядра галактик. В эту группу также входят еще так называемые сейфертовские галактики. И еще блазары.
Большинство обнаруженных в космосе квазаров находятся на расстоянии миллиардов световых лет от нас. Поэтому, даже имея скорость света, эти излучения путешествуют к нам очень долго. Но в этом есть и плюсы. Изучение этих сигналов можно использовать в качестве своеобразной машины времени. Используя их, мы можем видеть небесное тело таким, каким оно было миллионы лет назад.
Известно, что большинство из более чем двух тысяч найденных квазаров возникло на ранних стадиях развития своих галактик. Вполне возможно, что Млечный Путь тоже имел подобный объект. Но со временем он почему-то замолчал. А в противном случае жизнь на Земле была бы невозможна.
Блазары и сейферовские галактики? Что это?
Сейфертские галактики, в отличие от квазаров, легко обнаруживаются в видимом диапазоне. Около 10% всех галактик во Вселенной относятся к этому типу. И хотя они могут казаться нормальными в видимом спектре, при наблюдении в других спектрах можно увидеть, что светимость их активного галактического ядра сравнима с яркостью галактики, подобной нашей.
А что же такое блазары? На самом деле блазары и квазары это практически одно и тоже. Блазары просто более компактны, чем квазары. Но разница между ними заключается еще и в том, что струи энергии от квазаров испускаются под углом к Земле. А энергия блазаров падает прямо на нашу планету. Возможно это проще объяснить через пример машины на ночной дороге. Если Вы посмотрите на нее со стороны — можно увидеть, что у нее включены фары. Так мы видим квазар. Если фары будут светить прямо на нас — так мы видим блазар. Все просто.
Сколько живут квазары?
Сверхмассивные черные дыры — это вовсе не вечные источники питания. Если вокруг черной дыры заканчивается материал, то все, ребята. Аккреционный диск исчезает. Энергии для выброса больше нет. Всем спасибо, все свободны.
Однако стоить отметить, что работа квазара может через некоторое время возобновится. Если новые порции материи приблизятся к черной дыре. Очень хочется верить, что этого не случится в нашей Галактике. Ну, по крайне мере, в ближайшие пару миллионов лет.
Друзья! Если вам понравилась эта статья, ставьте лайк и подписывайтесь на наш канал! Спасибо!
Источник
Квазары — маяки вселенной?
Квазары самые яркие, самые удалённые и одни из самых старых объектов в наблюдаемой вселенной. За беспрецедентную яркость квазары часто называют маяками вселенной. Кроме фантастической яркости, квазары удивляют астрофизиков своей переменностью. Они могут изменить свой блеск в 1000 раз за очень короткий промежуток времени (за год, за месяц, за неделю, за сутки). Самый переменчивый из обнаруженных квазаров меняет свой блеск за 200 секунд . Такой набор качеств автоматически переводит квазары в разряд самых загадочных объектов вселенной. Не смотря на то, что версий объясняющих происхождение квазаров достаточно много, ни одна из них не предлагает полную и ясную модель происхождения квазаров. Поэтому современная астрофизика благоразумно оставляет этот вопрос открытым и продолжает накапливать наблюдения за квазарами. В качестве рабочей гипотезы, с которой согласны большинство исследователей квазаров, объясняющей феномен этих объектов, принято предположение о наличии в ядрах молодых и активных галактик гигантских чёрных дыр. Согласно этой гипотезе, механизм свечения квазаров объясняется перемещением вещества в аккреционных дисках сверхмассивных чёрных дыр. Вещество, падающее под действием гравитации в чёрную дыру, испытывает огромное трение (из-за вязкости газа в аккреционном диске), поэтому нагревается до очень высоких температур и начинает генерировать излучение высоких энергий с переменной яркостью . Если с такой модели «снять обёртку» в виде активной галактики, то в качестве источника переменной яркости квазара останется «голая» чёрная дыра. Но в этом случае механизм свечения квазаров ни чем не отличается от точно такого же механизма формирования джетов чёрных дыр. В принципе, вспоминая бритву Оккамы, ничего плохого в этом нет. Если природа один раз нашла хорошее решение, почему бы не повторить его снова в схожей ситуации? Но беда в том, что яркость квазаров и яркость джетов чёрных дыр отличается на несколько порядков. При этом яркость джета чёрной дыры сконцентрирована в очень узком луче вдоль её оси вращения. Яркость квазаров распространяется равномерно во всех направлениях. Такие различия трудно объяснить исключительно гигантскими размерами чёрных дыр в окрестностях квазаров. Объективные наблюдения за более близкими чёрными дырами и их джетами однозначно свидетельствуют, что максимальная яркость джетов чёрных дыр находится в радиодиапазоне. Почему спектры излучения чёрных дыр квазаров должны принципиально отличаться от спектров излучений обычных чёрных дыр – не понятно? Это уже явно противоречит принципу универсальности законов природы. Наконец, последним и самым сильным контраргументом против аккреционной светимости квазаров является тот факт, что у всех квазаров одновременно с их необъяснимой яркостью наблюдается точно такой же джет, как и у обычных чёрных дыр. В связи с этим можно предположить, что настоящей причиной феноменальной яркости квазаров являются не чёрные дыры, ну или по крайней мере, не перемещение (трение) вещества в их аккреционных дисках.
Давайте ещё раз вспомним, что чёрная дыра это тор , который вращается, чтобы сбросить «лишнюю» энергию сжатия. Чем определяется скорость вращения такого тора? Ответ достаточно очевиден – силой гравитационного сжатия, действующей на вещество чёрной дыры. Чем больше масса чёрной дыры, тем больше угловая скорость её вращения. Но угловая скорость не может расти бесконечно. Как только она достигнет скорости света, чёрная дыра начнёт излучать со своей поверхности частицы вещества (гравитоны), которые полетят во все стороны от чёрной дыры светящимся веером. Сбросив таким образом часть своей массы, чёрная дыра на какое-то время замедлит скорость своего вращения и вновь начнёт работать космическим «пылесосом», собирая материю из окружающего пространства. Периодичность этого процесса зависит от количества вещества в окрестностях чёрной дыры. Чем больше материи, тем быстрее чёрная дыра наберёт критическую массу и начнёт опять излучать гравитоны, озаряя окрестности той самой феноменальной яркостью.
Разглядывая представленную выше картинку, зададимся простым вопросом. А что будет, если количество вещества, поступающего на вход чёрной дыры, будет стабильно превышать рост её угловой скорости? В том случае, когда объём сбрасываемого чёрной дырой вещества будет стабильно меньше поглощаемого, угловая скорость вращения чёрной дыры просто обязана расти! Т.е. чёрная дыра начнёт вращаться со скоростью превышающей скорость света! Как долго это может продолжаться? Ответ лежит на поверхности — до тех пор, пока скорость вращения внутренних областей тора не сравняется со скоростью света. Ровно в этот момент центробежные силы разорвут чёрную дыру на части, разбрасывая всё вещество чёрной дыры в окружающее пространство, так как всё вещество чёрной дыры будет разогнано до её второй космической скорости. Даже самые приблизительные оценки количества энергии, высвобождаемого в результате такого взрыва, дают совершенно фантастические значения. Не поленитесь, подставьте в выражение E = mc^2 миллион солнечных масс. Такого количества энергии точно хватит для термоядерного синтеза всех элементов таблицы Менделеева. Следовательно, взрыв чёрной дыры это не что иное, как пресловутый большой взрыв – одномоментный акт творения всего и вся! Правда, из предложенной модели следует, что в результате взрыва конкретной чёрной дыры рождается не вся вселенная, а только какая-то локальная область этой вселенной. Но, согласитесь, так даже лучше. Не нужно придумывать, что было до большого взрыва и как из ничего появилось всё. В предлагаемой модели большой взрыв не совсем большой, а по меркам вселенной можно даже сказать — маленький. Но зато таких взрывов может быть бесконечно много и они очень хорошо описывают бесконечный процесс круговорота материи в природе и расширение вселенной.
Не правда ли, вырисовывается вполне симпатичная картина устройства мира. В которой вселенная бесконечна во времени и пространстве. Для её сотворения не требуется божественный акт одномоментного создания всей материи из пустоты. Круговорот материи во вселенной, подчиняющийся некой цикличности, осуществляется простым и понятным способом. Кстати, характеристики цикличности жизненного цикла чёрных дыр ещё предстоит найти. Что касается вопроса вынесенного в заголовок статьи, то ответ на него достаточно прост. Квазары это чёрные дыры на финальной стадии своего существования. Причём частота изменения яркости квазара свидетельствует о его возрасте. Чем меньше период смены яркости квазара, тем ближе его чёрная дыра к «большому взрыву». На самом последнем этапе своего существования чёрная дыра квазара светится непрерывно. И это можно считать ещё одним замечательным проявлением гармонии природы — самые тёмные и невидимые объекты вселенной — чёрные дыры, в конце своей жизни превращаются в самые яркие её объекты. Таким образом, квазары действительно можно сравнить с маяками вселенной, предупреждающими космических путешественников об опасности поджидающей всех, кто осмелится приблизиться к такому маяку.
Источник