Typer variable stjerner: Cepheid, pulserende og katastrofal

50-årig mysterium om merkelige pulserende stjerner løst

Artistens inntrykk av det formørkende binære systemet, inkludert en pulserende stjerne kalt en Cepheid -variabel. (Bildekreditt: ESO / L. Calçada)





En variabel stjerne er ganske enkelt en stjerne som endrer lysstyrke. En stjerne regnes som variabel hvis dens tilsynelatende størrelse (lysstyrke) på noen måte endres fra vårt perspektiv på jorden. Disse endringene kan skje over år eller bare brøkdeler av et sekund, og kan variere fra en tusendel av en størrelse til 20 størrelser. Mer enn 100 000 variable stjerner er kjent og har blitt katalogisert, og tusenvis av andre er mistenkte variabler. Vår egen sol er en variabel stjerne; energiproduksjonen varierer med omtrent 0,1 prosent, eller en tusendel av størrelsen, over en 11-årig solsyklus.

Variable stjerners historie

Den første moderne identifiserte variable stjernen var Omicron Ceti, senere omdøpt til Mira. Den hadde blitt beskrevet som en nova i 1596 av David Fabricius. I 1638 observerte Johannes Holwards Omicron Ceti pulserende i en vanlig 11-måneders syklus. Dette var en viktig oppdagelse, ettersom det bidro til å verifisere at stjernene ikke var evige og uforanderlige som gamle filosofer som Aristoteles hadde trodd. Oppdagelsen av variable stjerner, sammen med rapporter om supernovaer, banet vei for utvikling av vitenskapen om astronomi.

I abstrakt av en tale holdt for å feire 400thjubileum for Miras oppdagelse, sa Dorrit Hoffleit, fra Yale University, I løpet av det første århundre etter Fabricius ble det oppdaget fire variabler av Mira-typen, og i alle tilfeller har det blitt funnet at stjernene ble mistenkt for å være novae lenge før deres 'offisielle oppdagelse i den vestlige verden. Tre av de fire hadde blitt registrert som novaer i tidlige kinesiske eller koreanske poster.



I 1669 ble en annen variabel stjerne identifisert av Geminiano Monanari. Det var en formørkelsesvariabel kalt Algol, selv om variabiliteten først ble forklart mer enn hundre år senere av John Goodricke i 1784. Den tredje variabelen, Om Cygni , ble observert i 1686 og i 1704. I løpet av de neste 80 årene ble ytterligere sju variable stjerner identifisert.

Siden 1850 har det blitt observert mange variable stjerner, en prosess hjulpet av utviklingen av fotografering. Fra og med 2008 var mer enn 46 000 variable stjerner i Melkeveien Galaxy oppført i General Catalogue of Variable Stars.

Egenskaper og sammensetning av variable stjerner

Det er en rekke årsaker til variasjon. Disse inkluderer endringer i stjernelys eller stjernemasse, og hindringer i mengden lys som når jorden. Pulserende variabler hovner opp og krymper. Formørkelser i form av formørkelser blir svakere når en ledsagerstjerne beveger seg foran, så lysner den når den okkulterende stjernen beveger seg bort. Noen av de identifiserte variable stjernene er faktisk to veldig nære stjerner som utveksler masse når den ene tar atmosfæren fra den andre.



Det er to forskjellige kategorier av variable stjerner. Egne variabler er stjerner hvis lysstyrke fysisk endres på grunn av pulsasjoner, utbrudd eller gjennom hevelse og krymping. Ekstrinsiske variabler er stjerner som endres i lysstyrke på grunn av at de er formørket av stjerners rotasjon eller av en annen stjerne eller planet.

Tre Cepheid -variable stjerner, pulserende stjerner som brukes til å måle avstand og alder på gjenstander, er synlige i dette synet på hjertet av Melkeveien. Dette bildet ble tatt med det sørafrikanske astronomiske observatoriet og utgitt 24. august 2011.

Tre Cepheid -variable stjerner, pulserende stjerner som brukes til å måle avstand og alder på gjenstander, er synlige i dette synet på hjertet av Melkeveien. Dette bildet ble tatt med det sørafrikanske astronomiske observatoriet og utgitt 24. august 2011.(Bildekreditt: N. Matsunaga)



Egne variabler

Cepheid -variabler er veldig lysende stjerner, 500 til 300 000 ganger større enn solen, med korte endringsperioder som varierer fra 1 til 100 dager. De er pulserende variabler som ekspanderer og krymper dramatisk i løpet av kort tid, etter et bestemt mønster. Astronomer kan foreta avstandsmålinger til en Cepheid ved å måle variabiliteten i lysstyrken, noe som gjør dem svært verdifulle for vitenskapen.

Andre pulserende variabler inkluderer RR Lyrae -stjerner, som er korte perioder, eldre stjerner som ikke er så store som Cepheids; og RV Tauri -stjerner, supergiganter med større lysvariasjoner. Langvarige pulserende variabler inkluderer Mira-klassen, som er kule røde supergiganter med store pulsasjoner; og Semiregular, som er røde kjemper eller supergiganter med lengre perioder som kan variere fra 30 til 1000 dager. En av de mest kjente semiregulære variablene er Betelgeuse . Uregelmessige pulserende variabler er også identifisert. Dette er vanligvis røde supergiganter, men det er gjort veldig lite studier på dem.

Når det gjelder å endre astronomers oppfatning av universet, spilte Cepheid -variabelen V1 en av de sentrale rollene. Den viktige variabelstjernen tillot amerikansk astronom Edwin hubble for å fastslå at den filmete tåken den lå i, faktisk var en annen galakse helt, som demonstrerte at Melkeveien ikke inneholdt hele universet.

'V1 er den viktigste stjernen i kosmologiens historie,' sa astronom Dave Soderblom fra Space Telescope Science Institute (STScI) i Maryland i en uttalelse . 'Det er et landemerkefunn som viste at universet er større og fullt av galakser.

Kataklysmiske variabler (også kalt eksplosive variabler) lysere på grunn av skarpe eller voldelige utbrudd forårsaket av termonukleære prosesser enten på overflaten eller dypt inne. Disse inkluderer stjerner av binær type, med to nære stjerner som har en gjensidig effekt på masse. Supernovaer, Novae, Recurrent Novae og Dwarf Novae er en gruppe stjerner som har dramatiske eller plutselige størrelsesøkninger, vanligvis på grunn av en stjerneeksplosjon.

  • Supernovaer er de mest dramatiske, og avgir til tider like mye energi som en hel galakse. De kan øke mer enn 20 størrelser og bli omtrent hundre millioner ganger lysere. Supernovaer representerer vanligvis døden til en massiv stjerne, selv om kjernen kan forbli som en nøytronstjerne eller rester kan danne tåker.
  • Novae og Recurrent Novae er nære binære systemer som er variable på grunn av eksplosjoner på overflaten, men stjernen blir ikke ødelagt. Nova Scorpii, som oppnådde topplysstyrke i 2007, er den lyseste sett de siste årene; Nova Cygni er den lyseste sett de siste 70 årene. Den lyseste målte nova siden 1901 var Nova Aquilae, som i 1918 lyste nesten like sterkt som Sirius, den lyseste stjernen på himmelen.
  • Dwarf Novae er doble hvite stjerner som overfører masse og forårsaker utbrudd av regelmessige variasjoner. En annen form for eksplosiv variabel er symbiotiske stjerner, nære binære systemer med en rød kjempe og en varmblå stjerne innblandet i en sky av støv eller gass.

Eruptiske variabler er stjerner med utbrudd eller bluss på overflaten eller interaksjon med annen interstellar materie. Det er ganske mange undertyper i denne kategorien, inkludert lysende blå variabler, blussstjerner, supergiganter, protostjerner og Orion-variabler. Noen eruptiske variabler er nære binære systemer.

Åpne Star Cluster Messier 50

Ekstrinsiske variabler

Formørkelse av binære stjerner er stjerner som passerer foran hverandre, forårsaker svingninger og skjuler lyset sett på jorden. Formørkelse av binære stjerner kan ha sine egne planeter, som formørker lyset deres på samme måte som en måneformørkelse på jorden. En av de mest kjente formørkende binære stjernene er Algol.

NASAs planetjakt-romfartøy, Kepler, oppdaget over 2600 formørkende binære stjerner under oppdraget.

Roterende stjerner er variable stjerner som viser små lysendringer forårsaket av flekker av lysflekker på overflatene. De kan ha lyspunkter ved magnetpolene. Roterende stjerner er ofte binære systemer og kan være ikke-sfæriske eller ellipsoide i form, noe som forårsaker lysstyrkeendringer når de beveger seg.

  • Pulsarer er roterende nøytronstjerner-kjernen i lang eksploderte supernovaer-som avgir elektromagnetisk stråling som bare sees når strålen peker mot jorden. Pulsarer produserer presise, målbare lysintervaller, og blir ofte sammenlignet med fyrtårn da de periodisk feier stråler av energi mens de går i bane.
  • Noen hurtigspinnende pulsarer roterer bymassen sin flere ganger i sekundet; disse er kjent som millisekund pulsarer . Den raskeste kjente millisekundpulsaren roterer 43 000 ganger på et minutt. I følge NASA , Millisekund pulsarer antas å oppnå slike hastigheter fordi de er gravitasjonelt bundet i binære systemer med normale stjerner. I løpet av en del av deres stjerneliv flyter gass fra den normale stjernen til pulsaren. Over tid spinner virkningen av denne fallende gassen gradvis opp pulsarens rotasjon.

Dette bildet tatt av astronomer ved bruk av det sørafrikanske astronomiske observatoriet viser sentrum av vår galakse i Melkeveien og to fyr-lignende pulserende stjerner, kjent som Cepheids, som fungerer som avstandsskilt for astronomer. Dette bildet ble utgitt 24. august 2011.

Dette bildet tatt av astronomer ved bruk av det sørafrikanske astronomiske observatoriet viser sentrum av vår galakse i Melkeveien og to fyr-lignende pulserende stjerner, kjent som Cepheids, som fungerer som avstandsskilt for astronomer. Dette bildet ble utgitt 24. august 2011.(Bildekreditt: N. Matsunaga)

Variable stars: fremtidig forskning

Forskning på variable stjerner er ekstremt viktig ettersom den gir forskere informasjon om stjernegenskaper for masse, radius, temperatur og lysstyrke, samt informasjon om stjernens struktur og sammensetning og hvordan den har utviklet seg. For å forstå variabelen stjerners natur krever systematisk observasjon av atferd over mange tiår. Variable stjerner analyseres visuelt og med fotografiske, fotoelektriske og kalibrerte ladningskoblede enheter (CCD) teknikker. Amatørastronomer spiller en viktig rolle i å samle inn data og sende observasjoner til AAVSO International Database .

Innenfor de forskjellige kategoriene av variabler er noen spesielt verdifulle for astronomi, siden deres variabilitet kan måles. Forskning på Cepheid -variablene hjelper til med å bestemme universets alder og har gitt informasjon om de fjerne galakser. Studier av Mira -variabler er viktige for vår forståelse av vår sol. Supernovaer gir oss innsikt i hvordan universet ekspanderer, mens

Kataklysmiske variabler hjelper til med å forstå aktive galakser og supermassive sorte hull. Variable stars er et spesifikt studieretning innen astronomi, og gir viktig informasjon om hvordan og hvorfor ting endrer seg over tid. De spiller en viktig rolle i vår forståelse av universet.

Tilleggsrapportering av Nola Taylor Redd, guesswhozoo.com Contributor

Tilleggsressurser