Маяки вселенной

Отвлечемся немного от ЧД (прошлый выпуск про СЧД в нашей галактике) и поговорим про измерение расстояний. Это первая часть выпусков на эту тему. И как вы уже поняли, речь пойдет про цефеиды.

Цефеиды. Что это такое

Если взять главную последовательность звезд (Диаграмма Герцшпрунга — Рассела) и ее кратко описать, по получится примерно так: от красных карликов - к голубым сверхгигантам.

Где-то примерно в области желтых-голубых гигантов (гиганты G и F класса) особой зоной (так называемая зона нестабильности) выделяются звезды, которые меняют свою светимость.

Смена светимости происходит периодически, для разных звезд этого класса по разному, периоды от 1 до 200 суток, природа смены светимости может быть также разной: пульсация внешних слоев звезды или влияние какого то ближайшего к звезде космического объекта. С пульсацией (класс звезд PR) как то понятно: Чем больше звезда, тем она холоднее. Чем меньше - соответственно горячее. При наименьшем радиусе - звезда имеет максимальную светимость. Есть правда теория пульсаций - которая немного сложнее того, что написано выше, но по сути, примерно так. Основную же причину смены светимости составляют двойные или сложные системы звезд, когда кроме процессов пульсации на звезду влияет гравитация соседки.

Цефеиды. История

Начало исследований по Цефеидам положил Джон Гудрайк, который собственно и открыл Дельта Цефея - двойную звезду с периодом смены 5.366249 дня.

Сама звезда больше Солнца в 3 или более раз и имеет светимость в 2000 раз больше Солнца. Звезда производит сильный солнечный ветер, если так можно выразится, звездный наверное точнее, который имеет достаточную ударную волну для разгона окружающего пространства пыли и газа.

Дальше другие ученые, наиболее известная Ганриетта Ливитт, открыли некую зависимость (см.вики - если кому интересны формулы) между светимостью звезды и периодом изменения блеска. Харлоу Шепли (именем которого названо скопление Шепли см. выпуск #n18, одно из самых массивных скоплений Вселенной), начал использовать эту зависимость для определения расстояния при исследованиях ближайших галактик. Методику продолжил Хаббл, который исследовал цефеиды в галактике Андромеда (одной из ближайших к нам).

Как же определять расстояние с помощью цефеид

Расстояние во Вселенной определяются множеством методов. Определение расстояние с помощью цефеид подходит для объектов, удаленных от нас на расстояние от 200 кпк до 20 Мпк (грубо от 650 т.световых лет до 65 млн).

Метод работает примерно так:

Вы взяли 50 лампочек на 100 Вт. Сами сели в уютное кресло на веранде, а бедных ученых избили бамбуковыми палками по голове и они распределились с удлинителями и включенными лампочками по ближайшему к Вашей веранде полю. Лампочки 100 Вт, светимость известна и одинакова. Вечер, не смотря на жесткую психологическую атмосферу (бедные ученые), насыщен свежестью. Воздух прозрачен и чист. Благодаря постоянной светимости лампочек можно определить расстояние до каждого ученого. Бинго! Такой метод можно использовать и в космосе! И ученых, что интересно, бить при этом не надо.

С методом цефеид примерно также. Т.к. есть зависимость - По периоду колебаний блеска оценивается ее светимость. А по светимости и видимому блеску - расстояние до галактики.

Цефеиды наиболее ярки, когда они наиболее горячи, и близки к минимальному размеру. Поскольку все цефеиды имеют примерно одинаковую температуру, яркость цефеид определяет их размер. Большой пульсирующий объект, естественно, имеет более длинный период колебания, чем маленький пульсирующий объект такого же типа. Таким образом, у цефеид существует зависимость между их периодом пульсации и яркостью. Если мы наблюдаем две цефеиды с периодом, различающимся в два раза, то цефеида с более длинным периодом является примерно в 2.5 раза более яркой, чем цефеида с более коротким периодом пульсации. Поскольку измерить период переменных звезд очень легко, то цефеиды оказываются замечательным средством определения расстояний до других галактик. Более того, цефеиды очень ярки, поэтому их можно разглядеть в галактиках вплоть до скоплений в Деве, таких как [M100]. Единственной проблемой для Цефеид является калибровка соотношения период-светимость, которую проводят косвенно, с использованием Цефеид в Магеллановом облаке и цефеид в шаровых скоплениях с расстояниями, определяемыми методом подгонки к Главной последовательности.

Наиболее известные цефеиды

Конечно Дельта Цефея, да, но самая известная - Полярная звезда. Скорее она известная как звезда, которая указывает на север, но она тоже цефеида и по ней калибруются расстояния. Кроме Дельты, одной из первой цефеид была Этта Орла, которая является тройной звездной системой.

Большое количество цефеид открыто Г. Ливитт в Малом Магеллановом облаке определив с их помощью расстояние до этой галактики (30000 световых лет).

Подписывайтесь на канал: @galaxyineyes, продолжение следует...