Цефеиды
Вселенная – невероятно огромное место. Если быть точнее, то это 46 миллиардов световых лет в любую сторону от нас! Но главный момент в том, что это лишь наблюдаемая часть, поэтому ученые полагают, что она намного больше.
Чтобы в этом разобраться, необходимо уметь измерять такие дистанции. Астрономия не стоит на месте и постоянно ищет новые методы работы. Кроме замеров красного смещения и исследования света, ученые также пользуются классом звездных небесных тел, который называют переменные цефеиды.
Что такое цефеиды
Хаббл запечатлел переменную звезду RS Кормы
Переменными именуют звезды, чья яркость колеблется. Цефеидами называют особый вид переменных. Их масса в 5-20 превышает солнечную. Но суть в том, что они пульсируют в радиальном направлении и меняют диаметр и температуру.
Лучше всего то, что пульсации связаны с абсолютной яркостью, которая меняется в конкретные периоды (1-100 дней). Если строить кривую блеска в зависимости от величины и периода, то она напомнит плавник акулы – внезапный пик, а затем снижение.
Класс звезд получил наименование от звезд Дельта Цефея. Анализ спектра выявил изменения температуры от 5500 К до 6600 К, а также диаметра
Использование цефеид в астрономии
Можно воспринимать цефеиды как маяки Вселенной. Связь между периодом колебания и светимостью очень полезна для расчетов дистанций объектов в космосе. Для этого используют формулу: m – M = 5 log d – 5. Здесь m – видимая величина (светимость), М – абсолютная, d – дистанция к объекту в парсеках. Переменные цефеиды можно увидеть и измерить на удаленности в 20 миллионов световых лет.
Соотношение периода и светимости для цефеид
Благодаря яркости и видимости можно отследить объекты рядом с ними. Если вспомнить о связи периодичности и яркости, то в виде цефеид получим полезный инструмент для расчетов масштабов Вселенной.
Классы цефеид
Существует два главных подкласса цефеид: классические и цефеиды II типа. Первые – население I (богатые на металл), превосходящие солнечную массу в 4-20 раз и в 100000 раз ярче. Они регулярно пульсируют в течение нескольких дней или месяцев.
Это желтые яркие гиганты или сверхгиганты (F6-K2), чей радиус меняется в миллионы км во время пульсации. Классические применяют для вычисления дистанций к галактикам в пределах Местной Группы и за ее чертой.
Цефеиды II типа – бедные на металл. Период пульсации охватывает 1-50 дней. Их возраст составляет 10 миллиардов лет и достигают половины солнечной массы. Они также делятся на BL Геракла (1-4 дней), W Девы (10-20 дней), RV Тельца (более 20 дней). Ими пользуются, если нужно вычислить дистанцию к галактическому центру, шаровым скоплениям и соседним галактикам.
Есть также аномальные цефеиды. Их периодичность составляет 2 дня (как RR Лиры), но они светятся намного ярче. Превосходят цефеиды II по массе, но возраст остается неизвестным. Есть небольшой процент переменных, которые пульсируют одновременно в двух режимах – «цефеиды с двойным режимом».
Наблюдения за цефеидами
Впервые переменную звезду нашел Эдвард Пиготт 10 сентября 1784 года. Он наткнулся на Эта Орла. Через несколько месяцев Джон Гудрик находит Дельта Цефея.
В 1908 году переменные звезды исследовали в Магеллановых Облаках. Генриетте Левитт удалось найти связь между периодом и яркостью классических цефеид. Свои записи с периодами 25 переменных звезд она опубликовала в 1912 году.
Изменение яркости цефеиды V1 в Мессье 31
В 1925 году Эдвин Хаббл сумел установить расстояние между галактикой Млечный Путь и Андромедой. Это был важный шаг, ведь до этого многие полагали, что наша галактика уникальна и дальше ничего нет. После замеров дистанции между Млечным Путем и другими галактиками, а также объединив их с красным смещением Весто Слайфера, Хаббл и Милтон Хьюмасон смогли вывести закон Хаббла. То есть, они доказали, что Вселенная расширяется.
В 20-м веке ученые занимались классификацией цефеид и выводили формулы, по которым можно измерить расстояние. Этим занимался Вальтер Бааде, который в 1940-х гг. вывел разницу между классическим цефеидами и типом II, основываясь на их размере, уровне светимости и возрасте.
Ограничения цефеид
Эти небесные тела невероятно ценны, но и у цефеид, как переменных звезд, есть ограничения. Главное состоит в том, что связь периода и светимости у типа II может основываться на более низкой металличности, фотометрическом загрязнении и пока неизвестном эффекте, который газ и пыль оказывают на свет.
Это привело к тому, что постоянная Хаббла имела два разных значения, колеблющиеся между 60-80 км/с на 1 миллион парсеков. Современная космология пытается решить эту проблему, так как результат влияет на вычисление скорости расширения Вселенной и ее размера. Теперь вы знаете, почему цефеиды называют маяками Вселенной и используют для различных исследований.
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
Созвездие Цефей и его трагичная история
По праву созвездие Цефей относится к звёздным участкам Северного полушария. Там он соседствует со другими известными представителями данной части неба. Например, с Кассиопеей, Малой Медведицей, Драконом, Лебедем и другими.
На самом деле, созвездие Цефей по форме напоминает пятиугольник, но неправильный. Раскинулась область на 587,8 квадратных градусов. Поэтому стоит на 27 месте по занимаемой территории на небе. Что интересно, его южная зона располагается в нашем Млечном пути.
Созвездие Цефей
Кроме того, созвездие Цефей находится недалеко от Полярной звезды. Этот факт, несомненно влияет на его обнаружение и хорошую видимость.
Как оказалось, в направлении Цефея происходит перемещение полюса мира. Это связано с силой прецессии земной оси. По прогнозам учёных, к 3100 году Гамма созвездия сама станет Полярной звездой.
Полярная Звезда
Легенда про созвездие Цефей
По мифологии Древней Греции, жил-был царь. И звали его Кефей (Цефей). Конечно же, у него была красавица жена по имени Кассиопея. Она была гордой, и считала себя красивее нереид. Которые, к слову, были дочерьми бога рек Нерея. Они оскорбились, узнав об этом. Тогда нереиды обратились к Посейдону с просьбой покарать гордячку. В результате бог морей послал чудище на царство Кефея. Чем закончилась история можно узнать тут.
Но стоит сказать, что по легендам Кефей был превращен в созвездие богиней Афиной. Поэтому считается, что созвездие символизирует древнегреческого правителя.
Звёзды созвездия Цефей
На удивление, созвездие Цефей не содержит в себе ярких звёзд. Из всего состава наиболее выделяется Альфа — Альдерамин.
Бета — Альфирк представляет собой переменную звезду. Что интересно, именно это светило стало прототипом для класса подобных звёзд. Нам они известны под названием цефеиды. Как оказалось, они обладают способностью пульсировать с точной зависимостью от периода.
Помимо этого, в состав области входят три красных сверхгиганта. Их можно разглядеть даже невооружённым глазом.
Звёзды Цефея
Гигантская троица:
- Мю или, как её прозвали, гранатовая звезда Гершеля (очевидно в честь открывателя), считается одной из самых огромных и мощных звёздных объектов в Млечном пути.
- VV Цефея выражена двойной системой.
- Крюгер 60, которая также является двойной звездой.
Мю Цефея и Солнце
Другие объекты
Хотя созвездие Цефей не богато на звёзды, в нём имеется немало интересных объектов.
Например, на территории Кефея лежит спиральная галактика NGC 6951. Несмотря на небольшие размеры является очень красивым объектом. К тому же, это довольно активная звёздная система.
NGC 6951
Рассеянные звёздные скопления:
NGC 188 собрание звёзд. Причём это одно из самых древних рассеянных скоплений в Галактике. По данным учёных, ему около 5 млрд лет.
NGC 6939 прекраснейшая концентрация светил. Находится между Цефеем, Лебедем и Драконом.
NGC 7142 характеризуется большим количеством тусклых и старых звезд, а также горячих сверхгигантов. Что интересно, недалеко от него расположились туманности Малое скопление и Космическая Роза. Более того, область отличается бурным образованием светил.
NGC 7160 состоит из восьми ярких звёзд, которые образуют форму, напоминающую ковш. Часто в этой конфигурации разглядывают дельфина. Тут как фантазия подскажет.
NGC 7226 небольшое и плохо различимое на небе скопление. Потому как имеет небольшой размер.
Туманность Роза
NGC 7235 ничем особо не выделяется, кроме наличия яркой голубой звезды. Она представляет собой переменную двойную систему. Причём пульсирует.
NGC 7261 находится в западной части созвездия. И хотя оно спряталось от человеческого взгляда, в нём содержится почти 100 звёзд.
NGC 7380 часто называют эмиссионной туманностью. В современном мире астрономии её прозвали «туманностью Гарри Поттер и золотой снитч«. Вероятно, её форма напомнила легендарного волшебника со своим мячом.
NGC 7510 расположилось в районе Кассиопеи. По данным учёных, скопление состоит приблизительно из 80 звёзд. Стоит отметить, что распределены они хаотично.
NGC 7380
Туманности
IC 1396 относится к эмиссионным. Здесь наблюдается активное образование звёзд. Интересно, что этот небесный участок носит разные названия. Например, Слоновий хобот.
Туманность Слоновий Хобот
Пещера или Грот отличается большим размером. Хотя имеет небольшую звёздную величину. То есть её сложно отыскать на небе.
NGC 7354 красивая и яркая планетарная туманность.
Помимо всего, созвездие Цефей включает в себя NGC 7538. На самом деле, данная туманность не особо популярна. Несмотря на это, она имеет разные названия. К примеру, Северная Лагуна, Головной мозг или Объект Дрейера.
NGC 40 или Туманность Галстук-Бабочка скрывается в недрах созвездия. Она относится к планетарным участкам.
Нельзя не отметить туманность Ирис (NGC 7023). Она является отражательной областью, которая содержит в себе рассеянное скопление светил. Между прочим это одна из популярных туманностей в кругу астрономов.
Туманность Ирис (NGC 7023)
Как видно, созвездие Цефей не обделено в своём составе интересными объектами. Несомненно, каждый из них прекрасен по-своему. Это, наверное, и делает нашу Вселенную непостижимой. Ведь всё в ней уникально и очень загадочно.
Наблюдение
Так как лежит созвездие Цефей между Кассиопеей и Малой Медведицей, то искать его нужно в их районах. По данным астрономов, лучшее время видимости конец лета и начало осени. Потому как созвездие имеет значительное северное склонение, то оно хорошо видно со всей территории России. Что, безусловно, важно для российских наблюдателей.
Источник