Delta Cephei fordobles i lysstyrke efter en præcis tidsplan hver 5,36 dag. Dens lysstyrkeændringer er bundet til dens absolutte lysstyrke. Lær hvordan denne stjerne hjalp med at etablere den kendte afstandsskala for vores galakse og univers.
Som lys i en mørk tunnel bliver stjerner i det fjerne univers svagere, når de er længere væk. Fordi de pulserer med en hastighed, der er korreleret med deres egne indre lysstyrker, afslører Cepheid-variable stjerner deres egne sande afstande. Billede via Det sidste ord om intet
I det sydøstlige hjørne af den husformede konstellation Cepheus Kongen er der en spændende variabel stjerne kaldet Delta Cephei. Med urlignende forudsætning fordobles denne temmelig svage stjerne i lysstyrke, falmer til et minimum og fordobles derefter i lysstyrken hver 5,36 dag. Du kan se det ændres over en periode på dage. Hele cyklus er synlig for øjet alene i en mørk nok himmel. Denne stjerne og andre ligesom den har sikret et sted som vigtigt standardlys til etablering af skalaen i galaksen og universet.
Delta Cephei selv klynger sig stort i astronomiens historie. En hel klasse af supergiante stjerner - kaldet Cepheid-variabler - er navngivet til denne stjerners ære.
Ligesom Delta Cephei ændrer Cepheid-variable stjerner pålideligt deres lysstyrke over regelmæssige intervaller. Tidsperioden kan variere fra ca. en til 100 dage, afhængigt af stjernens lysstyrke eller iboende lysstyrke. Astronomer har lært, at jo længere cyklus det er, jo større er dens indre lysstyrke. Denne viden er et kraftfuldt værktøj inden for astronomi til at undersøge afstande over et stort rum.
Denne graf - som måler lysstyrkevariationer over tid - er det astronomer kalder en lyskurve. Det er lyskurven for Delta Cephei, der lige så pålideligt som et fint ur fordobler i lysstyrke og derefter falmer igen hver 5.366341 dag.
Hvordan hjælper Cepheid-variable stjerner med at måle kosmiske afstande? Fordi Delta Cephei og andre stjerner i sin klasse varierer så pålideligt - og fordi cyklussen for deres lysstyrkeændring er så stærkt bundet til deres indre lysstyrker - kan disse stjerner bruges til at måle afstand over rummet. Astronomer kalder objekter, der kan bruges på denne måde standardlys.
Hvordan virker det? For det første måler astronomer omhyggeligt hastigheden for disse stjerners pulsationer. Desværre er afstande til meget få - hvis nogen - Cepheid-variable stjerner tæt nok til at måle direkte ved stjerneparallax. Imidlertid er de omtrentlige afstande af Cepheid-variabler i relativt nærliggende stjerneklynger indirekte bestemt af den spektroskopiske metode (sommetider kaldet forkert nummer) spektroskopisk parallax). Efter at have set mange Cepheid-variabler pulsere - og kende deres omtrentlige afstande via den spektroskopiske metode - ved de, hvor lys en Cepheid-variabel med en bestemt indre lysstyrke skal se i en given afstand fra Jorden.
Bevæbnet med denne viden, ser astronomer pulseringerne af denne klasse af stjerner i det fjerne rum. De kan deducere stjernenes iboende lysstyrker på grund af deres pulsationshastighed. Derefter kan de afgive afstanden til mere fjerne stjerner ved deres tilsyneladende størrelse. Fordi lys dæmpes efter den omvendte kvadratlov, kender astronomer en stjerne af en given lysstyrke (iboende lysstyrke) ville komme til syne 1 / 16th så lys på fire gange afstanden, 1 / 64th så lys på otte gange afstanden eller 1 / 100th som lys på 10 gange afstanden.
Hvorfor varierer disse stjerner i lysstyrke forresten? Variationerne antages at være faktiske pulseringer, når stjernen selv udvides og derefter sammentrækkes.
Cepheid-variable stjerner kan ses op til en afstand af 20 millioner lysår. Den nærmeste galakse er omkring 2 millioner lysår væk - og den fjerneste er milliarder af lysår væk. Så disse stjerner kommer dig ikke langt med at måle afstande over rummet. Stadig, siden astronomer lærte hemmelighederne ved deres pulsering, har disse stjerner været afgørende for astronomien.
Astronomen Henrietta Leavitt opdagede Cepheid-variabler i 1912. I 1923 brugte astronomen Edwin Hubble Cepheid-variable stjerner for at bestemme, at den såkaldte Andromeda-tåge faktisk er en gigantisk galakse, der ligger uden for vores Melkevej. Denne viden frigav os fra begrænsningerne af en enkelt galakse og gav os det enorme univers, vi kender i dag.
Placering af stjernen Delta Cephei inden for stjernebilledet Cepheus.
Hvordan kan jeg se Delta Cephei på nattehimlen? Denne stjerne er cirkumpolare - altid over horisonten - i den nordlige halvdel af De Forenede Stater.
Alligevel er denne stjerne meget lettere at se, når den er høj på den nordlige himmel om efteråret og vinteraftenen. Du kan finde Cepheus ved hjælp af Big Dipper. Brug først Big Dipper “pointer stars” til at finde Polaris, North Star. Spring derefter ud over Polaris med en nævebredde for at lande på Cepheus.
Du kan se stjernebilledet Cepheus Kongen tæt på hans kone, dronningen Cassiopeia, hendes signatur W eller M-formet figur af stjerner, der gør hende til den flashere af de to stjernebilleder. De ligger højt på din nordlige himmel om november og december aften.
International Astronomical Union diagram, der viser konstellationen Cepheus.
Hvordan kan jeg se Delta Cephei variere i lysstyrke? Det rigtige svar på dette spørgsmål er: tid og tålmodighed. Men to stjerner, der ligger i nærheden af Delta Cephei på himmelens kuppel - Epsilon Cephei og Zeta Cephei - matcher de lave og høje ender af Delta Cepheis lysstyrke. Denne kendsgerning skulle hjælpe dig med at se Delta Cephei ændre sig.
Så se tilbage på diagrammerne ovenfor, og find stjernerne Epsilon og Zeta Cephei. På det svageste er Delta Cephei lige så svag som den svagere stjerne, Epsilon Cephei. På sit lyseste matcher Delta Cephei lysstyrken for den lysere stjerne, Zeta Cephei.
Hav det sjovt!
Nederste linje: Stjernen Delta Cephei lyser og falmer med urlignende præcision hver 5,36 dage. Hastigheden for lysstyrkeændring er bundet til stjernens egen lysstyrke. Det er sådan, at en hel klasse af stjerner, der er navngivet til Delta Cephei - kaldet Cepheid-variable stjerner - hjælper astronomer med at måle afstande.