Цефеида
Цефеиды — звезды, мощность излучения которых в десятки тысяч раз больше, чем у Солнца. Это желтые сверхгиганты, температура их поверхности в среднем примерно такая же, как и у Солнца. Интересны прежде всего тем, что светимость цефеид меняется строго периодически — от суток до месяца. В максимальном блеске типичная цефеида становится ярче на одну — две звездные величины, что соответствует увеличению мощности излучения по сравнению с минимальным блеском примерно в 2,5—6 раз.
Где их можно найти
Сейчас в нашей Галактике известно несколько сот цефеид, еще несколько тысяч обнаружены в других галактиках. Благодаря цефеидам астрономы научились определять расстояния до других галактик. Не случайно цефеиды называют маяками Вселенной. Цефеиды — сравнительно молодые звезды, в Галактике они заметно концентрируются к ее плоскости и встречаются в рассеянных звездных скоплениях. А вот весьма многочисленные звезды другого типа пульсирующих переменных, звезды типа RR Лиры, в своем большинстве принадлежат к числу самых старых звезд. Их концентрация в галактической плоскости незначительна, зато этих звезд очень много в направлении на центр Галактики и в некоторых шаровых звездных скоплениях, являющихся самыми старыми известными в Галактике образованиями (их возраст превышает 10 млрд. лет).
Почему меняют светимость
Причина изменения светимости цефеид — радиальные пульсации. Атмосферы цефеид то расширяются, то сжимаются. При сжатии атмосфера звезды разогревается, а при расширении охлаждается. Мы видим цефеиду наиболее яркой, когда она сравнительно небольшая, но горячая. Пульсации цефеид проявляются не только в изменениях блеска. Для любой постоянной звезды можно определить скорость, с какой она движется вдоль луча зрения (лучевую скорость). У цефеид, как показали наблюдения, лучевые скорости меняются с тем же периодом, что и блеск: звезда пульсирует, и мы видим, как варьируют скорости атмосферных слоев относительно земного наблюдателя.
Чем полезны
Измеряя переменность блеска цефеиды и ее лучевой скорости, можно довольно точно определить размеры звезды и их изменения в ходе пульсаций. Ученым удалось определить взаимосвязь периода переменности цефеид и их светимости: чем больше период переменности, тем больше энергии цефеида излучает в пространство за единицу времени. Вычислив мощность излучения по зависимости период — светимость, можно определить расстояние до цефеиды, а если она входит в звездную систему (звездное скопление, галактику), то и расстояние до этой звездной системы.
Зная период цефеиды, можно определить и ее возраст. В 60-е гг. XX в. советский астроном Ю. Н. Ефремов установил: чем больше период цефеиды, тем она моложе. Однако не следует думать, что блеск любой пульсирующей переменной звезды меняется строго периодически. Даже переменные типа Миры Кита, характеризующиеся довольно регулярным поведением, в точности не повторяют форму кривой блеска и продолжительность интервала между максимумами от одного цикла к следующему.
Источник
Цефеиды — мигающие маяки вселенной
Обмер звездной вселенной пошел гигантскими шагами с 1916 г., с тех пор, как на Гарвардской обсерватории (США) были использованы для этой цели замечательные свойства одного класса переменных (т. е. периодически меняющих свою яркость) звезд, так называемых цефеид (названных так по имени самой известной звезды этого типа, дельты в созвездий Цефея). Это гигантские солнца, гораздо больше и ярче нашего Солнца, яркость которых гнепрерывн,о и очень правильно изменяется. Есть предположение, что это — гигантские газовые шары, которые все время правильно сжимаются и расширяются, «пульсируют», причем расширение сопровождается увеличением яркости, а сжатие — ослаблением.
Какова бы ни была причина изменения яркости этих звезд, их существование представляет для астронома настоящую «любезность природы», как называл подобные вещи Галилей. В самом деле, изучение тех цефеид, расстояние до которых можно было измерить непосредственным тригонометрическим методом, открыло правильную зависимость между периодом изменения блеска цефеид и их истинной яркостью, т. е. размерами. Зависимость эта такого рода, как и следовало ожидать: чем больше, т. е. чем ярче цефеида, тем медленнее она пульсирует, тем длиннее период изменения ее яркости. Например, коротко-периодические цефеиды, которые возвращаются к прежней яркости через 6—12 часов, оказываются ярче Солнца раз в 100—200, звезды с более длинным периодом в 5 дней — в 700 раз ярче Солнца, а редко встречающиеся цефеиды с еще более длинными периодами свыше 50 дней принадлежат к числу самых ярких звезд, какие только известны: эго «звезды — гиганты», или даже «сверх-гиганты», по своей яркости превосходящие наше Солнце в тысячи и десятки тысяч раз.
Сейчас мы увидим, что цефеиды действительно можно сравнивать с маяками вселенной. Представим себе, что в «океане» мирового пространства перед астрономом открывается (при современной методике, конечно, на фотографии) новая «земля», новое, еще совершенно неизученное скопище тысяч звезд, так называемая «звездная куча» или «звездное скопление». Наблюдатель видит тысячи тесно стоящих звезд различной яркости и может сначала только оказать, что все эти звезды образуют одну систему,
находятся все от нас приблизительно на одинаковом расстоянии, но, каково это расстояние, он не знает. Но вот он замечает среди тысяч звездных огоньков один «маяк с переменной яркостью»: одна из звезд, положим, через каждые 15 часов делается несколько ярче, чем в остальное время.
Этого достаточно. Астроном скажет: «эта звезда — цефеида с периодом в 0,6 суток; следовательно, в действительности она ярче нашего Солнца приблизительно в 120 раз». Затем, проделав вычисление, настолько простое, что его можно выполнить почти в уме, он добавит: «а так как она кажется нам очень слабой, в да|нном случае, например, 15У2-ной величины, то это означает, что ваша звезда (а с ней и все исследуемое скопление) находится от нас на расстоянии, которое свет проходит в 45 000 лет». Обыкновенно в каждом большом скоплении звезд находят не одну цефеиду, а очень много, с различными периодами и различной яркости, это вполне понятно: цефеиды ведь принадлежат к самым ярким звездам и поэтому легко бросаются в глаза.
Расстояния, определенные отдельно но каждой из цефеид, всегда хорошо согласуются между собой.
Астрономы называют цефеиды маяками Вселенной, так как при помощи этих звезд можно точно рассчитать расстояние до отдаленных космических объектов.
