Typer af variable stjerner: Cepheid, pulserende og katastrofal

50-årigt mysterium om mærkelige pulserende stjerner løst

Kunstners indtryk af det formørkende binære system, herunder en pulserende stjerne kaldet en Cepheid -variabel. (Billedkredit: ESO / L. Calçada)





En variabel stjerne er ganske enkelt en stjerne, der ændrer lysstyrke. En stjerne betragtes som variabel, hvis dens tilsyneladende størrelse (lysstyrke) ændres på nogen måde fra vores perspektiv på Jorden. Disse ændringer kan forekomme over år eller bare brøkdele af et sekund og kan variere fra en tusindedel af en størrelse til 20 størrelser. Mere end 100.000 variable stjerner kendes og er blevet katalogiseret, og tusinder flere er mistænkte variabler. Vores egen sol er en variabel stjerne; dens energiproduktion varierer med cirka 0,1 procent eller en tusindedel af dens størrelse over en 11-årig solcyklus.

Variable stjerners historie

Den første moderne identificerede variable stjerne var Omicron Ceti, senere omdøbt til Mira. Det var blevet beskrevet som en nova i 1596 af David Fabricius. I 1638 observerede Johannes Holwards Omicron Ceti pulserende i en almindelig 11-måneders cyklus. Dette var en vigtig opdagelse, da det hjalp med at verificere, at stjernerne ikke var evige og uforanderlige, som gamle filosoffer som Aristoteles havde troet. Opdagelsen af ​​variable stjerner, sammen med rapporter om supernovaer, banede vejen for udviklingen af ​​astronomiens videnskab.

I abstrakt af en tale holdt for at fejre 400thjubilæum for Miras opdagelse, sagde Dorrit Hoffleit fra Yale University, Inden for det første århundrede efter Fabricius blev der fundet fire variabler af Mira-typen, og i alle tilfælde er det blevet fundet, at stjernerne blev mistænkt for at være novae længe før deres 'officielle 'opdagelse i den vestlige verden. Tre af de fire var blevet registreret som novae i tidlige kinesiske eller koreanske optegnelser.



I 1669 blev en anden variabel stjerne identificeret af Geminiano Monanari. Det var en formørkelsesvariabel kaldet Algol, selvom dens variabilitet først blev forklaret mere end hundrede år senere af John Goodricke i 1784. Den tredje variabelstjerne, Om Cygni , blev observeret i 1686 og i 1704. I løbet af de næste 80 år blev yderligere syv variable stjerner identificeret.

Siden 1850 er der observeret mange variable stjerner, en proces hjulpet af udviklingen af ​​fotografering. Fra 2008 var mere end 46.000 variable stjerner i Mælkevejen Galaxy opført i General Catalog of Variable Stars.

Karakteristika og sammensætning af variable stjerner

Der er en række grunde til variation. Disse omfatter ændringer i stjernelys eller stjernemasse og forhindringer i mængden af ​​lys, der når Jorden. Pulserende variabler svulmer og krymper. Eclipsing binaries bliver svagere, når en ledsager stjerne bevæger sig foran, så lysner den, når den okkulte stjerne bevæger sig væk. Nogle af de identificerede variable stjerner er faktisk to meget tætte stjerner, der udveksler masse, når den ene tager atmosfære fra den anden.



Der er to forskellige kategorier af variable stjerner. Iboende variabler er stjerner, hvis lysstyrke fysisk ændres på grund af pulsationer, udbrud eller ved hævelse og krympning. Ekstrinsiske variabler er stjerner, der ændrer sig i lysstyrke på grund af at de er formørket af stjernernes rotation eller af en anden stjerne eller planet.

Tre Cepheid -variable stjerner, pulserende stjerner, der bruges til at måle afstand og alder på genstande, er synlige i denne opfattelse af Mælkevejens hjerte. Dette billede er taget ved hjælp af det sydafrikanske astronomiske observatorium og frigivet den 24. august 2011.

Tre Cepheid -variable stjerner, pulserende stjerner, der bruges til at måle afstand og alder på genstande, er synlige i denne opfattelse af Mælkevejens hjerte. Dette billede er taget ved hjælp af det sydafrikanske astronomiske observatorium og frigivet den 24. august 2011.(Billedkredit: N. Matsunaga)



Egne variabler

Cepheid -variabler er meget lysende stjerner, 500 til 300.000 gange større end solen, med korte ændringer i perioder fra 1 til 100 dage. De er pulserende variabler, der udvides og krymper dramatisk inden for en kort periode efter et bestemt mønster. Astronomer kan foretage afstandsmålinger til en Cepheid ved at måle variabiliteten af ​​dens lysstyrke, hvilket gør dem meget værdifulde for videnskaben.

Andre pulserende variabler omfatter RR Lyrae -stjerner, som er korte perioder, ældre stjerner, der ikke er så store som Cepheids; og RV Tauri -stjerner, supergiganter med større lysvariationer. Langvarige pulserende variabler omfatter Mira-klassen, som er kølige røde supergiganter med store pulsationer; og Semiregular, som er røde giganter eller supergiganter med længere perioder, der kan variere fra 30 til 1000 dage. En af de mest kendte semiregulære variabler er Betelgeuse . Uregelmæssige pulserende variabler er også blevet identificeret. Disse er normalt røde superkæmper, men der er gjort meget lidt undersøgelse af dem.

Når det kommer til at ændre astronomernes opfattelse af universet, spillede Cepheid -variablen V1 en af ​​de centrale roller. Den vigtige variable stjerne tillod amerikansk astronom Edwin hubble at bestemme, at den filmagtige tåge, den lå i, faktisk var en anden galakse helt, der demonstrerede, at Mælkevejen ikke indeholdt hele universet.

'V1 er den vigtigste stjerne i kosmologiens historie,' sagde astronom Dave Soderblom fra Space Telescope Science Institute (STScI) i Maryland i en udmelding . 'Det er en skelsættende opdagelse, der beviste, at universet er større og fyldt med galakser.

Kataklysmiske variabler (også kaldet eksplosive variabler) lysere på grund af skarpe eller voldsomme udbrud forårsaget af termonukleære processer enten på overfladen eller dybt inde. Disse inkluderer stjerner af binær type, hvor to tætte stjerner har en indbyrdes effekt på massen. Supernovaer, Novae, Recurrent Novae og Dwarf Novae er en gruppe af stjerner, der har dramatiske eller pludselige størrelsesforøgelser, normalt på grund af en stjerneksplosion.

  • Supernovaer er de mest dramatiske og udsender til tider lige så meget energi som en hel galakse. De kan øge mere end 20 størrelser og blive cirka hundrede millioner gange lysere. Supernovaer repræsenterer normalt en massiv stjernes død, selvom kernen kan forblive som en neutronstjerne, eller rester kan danne stjernetåger.
  • Novae og Recurrent Novae er tætte binære systemer, der er variable på grund af eksplosioner på overfladen, men stjernen ødelægges ikke. Nova Scorpii, der opnåede maksimal lysstyrke i 2007, er den lyseste set i de seneste år; Nova Cygni er den lyseste set i de sidste 70 år. Den lyseste målte nova siden 1901 var Nova Aquilae, der i 1918 skinnede næsten lige så stærkt som Sirius, den klareste stjerne på himlen.
  • Dwarf Novae er dobbelt hvide stjerner, der overfører masse og forårsager udbrud af regelmæssige variationer. En anden form for eksplosiv variabel er symbiotiske stjerner, tætte binære systemer med en rød kæmpe og en varm blå stjerne indblandet i en sky af støv eller gas.

Eruptiske variabler er stjerner med udbrud eller flaring på overfladen eller interaktion med andet interstellært stof. Der er en hel del undertyper i denne kategori, herunder lysende blå variabler, blussestjerner, supergiganter, protostjerner og Orion-variabler. Nogle eruptiske variabler er tætte binære systemer.

Åbn Star Cluster Messier 50

Ekstrinsiske variabler

Eclipsing Binary Stars er stjerner, der passerer foran hinanden, hvilket forårsager udsving og tilsløring af lyset set på Jorden. Formørkelse af binære stjerner kan have deres egne planeter, som formørker deres lys på samme måde som en måneformørkelse på Jorden. En af de mest kendte formørkende binære stjerner er Algol.

NASAs planetjagende rumfartøj, Kepler, opdagede over 2.600 formørkende binære stjerner under sin mission.

Roterende stjerner er variable stjerner, der viser små lysændringer forårsaget af pletter af lyspunkter på deres overflader. De kan have lyspunkter ved magnetpolerne. Roterende stjerner er ofte binære systemer og kan være ikke-sfæriske eller ellipsoide i form, hvilket forårsager ændringer i lysstyrken, når de bevæger sig.

  • Pulsarer er roterende neutronstjerner-kernen i langeksploderede supernovaer-der udsender elektromagnetisk stråling, der kun ses, når strålen peger mod Jorden. Pulsarer producerer præcise, målbare lysintervaller og sammenlignes ofte med fyrtårne, da de periodisk fejer energistråler, mens de kredser.
  • Nogle hurtigt roterende pulsarer roterer deres bymasse flere gange i sekundet; disse er kendt som millisekund pulsarer . Den hurtigste kendte millisekund pulsar roterer 43.000 gange på et minut. Ifølge NASA , Menes, at millisekundpulsarer opnår sådanne hastigheder, fordi de er gravitationsmæssigt bundet i binære systemer med normale stjerner. I løbet af en del af deres stjerneliv strømmer gas fra den normale stjerne til pulsaren. Over tid spinder virkningen af ​​denne faldende gas gradvist pulsarens rotation.

Dette foto taget af astronomer ved hjælp af det sydafrikanske astronomiske observatorium viser midten af ​​vores Mælkeveens galakse og to fyrtårnlignende pulserende stjerner, kendt som Cepheids, der fungerer som afstandsskilt for astronomer. Dette billede blev frigivet den 24. august 2011.

Dette foto taget af astronomer ved hjælp af det sydafrikanske astronomiske observatorium viser midten af ​​vores Mælkeveens galakse og to fyrtårnlignende pulserende stjerner, kendt som Cepheids, der fungerer som afstandsskilt for astronomer. Dette billede blev frigivet den 24. august 2011.(Billedkredit: N. Matsunaga)

Variable stars: fremtidig forskning

Forskning om variable stjerner er ekstremt vigtig, da den giver forskere oplysninger om stjernens egenskaber med masse, radius, temperatur og lysstyrke samt oplysninger om stjernens struktur og sammensætning og hvordan den har udviklet sig. At forstå variablen stjerners karakter kræver systematisk observation af adfærd over mange årtier. Variable stjerner analyseres visuelt og med fotografiske, fotoelektriske og kalibrerede ladningskoblede apparater (CCD) teknikker. Amatørastronomer spiller en vigtig rolle i indsamling af data og indsendelse af observationer til AAVSO International Database .

Inden for de forskellige kategorier af variabler er nogle særligt værdifulde for astronomi, da deres variabilitet kan måles. Forskning i Cepheid -variablerne hjælper med at bestemme universets alder og har givet oplysninger om de fjerne galakser. Undersøgelser af Mira -variabler er vigtige for vores forståelse af vores sol. Supernovaer giver os indsigt i, hvordan universet ekspanderer, mens

Kataklysmiske variabler hjælper med at forstå aktive galakser og supermassive sorte huller. Variable stars er et specifikt studieområde inden for astronomi, der giver vigtige oplysninger om, hvordan og hvorfor tingene ændrer sig over tid. De spiller en væsentlig rolle i vores forståelse af universet.

Yderligere rapportering af Nola Taylor Redd, guesswhozoo.com -bidragyder

Yderligere ressourcer