Переменные звёзды и цефеиды

Что такое переменные звёзды?

Переменными звёздами называют те, которые изменяют свою яркость со временем. Это происходит из-за физических процессов внутри звезды, таких как колебания в её яркости или размере. Переменные звёзды могут быть пульсирующими, эруптивными (взрывными) или затменно-двойными.

Пульсирующие переменные звёзды меняют свою яркость из-за периодических изменений в их размерах. Когда звезда расширяется, она становится более яркой, а когда сжимается — менее яркой. Примерами пульсирующих переменных звёзд являются цефеиды и мириды.

Эруптивные переменные звёзды, также известные как взрывные переменные, становятся ярче из-за вспышек на поверхности или в атмосфере звезды. К ним относятся новые, сверхновые и другие типы звёзд.

Затменно-двойные переменные звёзды изменяют свою яркость из-за того, что одна звезда периодически закрывает другую от наблюдателя на Земле.

Изучение переменных звёзд помогает астрономам лучше понять процессы, происходящие внутри звёзд, и эволюцию звёзд во Вселенной.

Цефеиды: что это такое и как они работают?

Цефеиды — это особый тип пульсирующих переменных звёзд с хорошо изученными характеристиками. Они названы в честь первой открытой цефеиды, Дельта Цефея. Цефеиды имеют очень регулярные циклы изменения яркости, обычно от нескольких дней до месяцев. Эти циклы связаны с изменениями в размерах звезды: когда звезда становится больше, её поверхность охлаждается и становится менее яркой; когда она сжимается, поверхность нагревается и становится ярче.

Цикл изменения яркости цефеид связан с их внутренней структурой и процессами, происходящими внутри них. Звёзды этого типа находятся в стадии горения водорода в своих ядрах. В результате ядерных реакций выделяется энергия, которая поддерживает звезду в равновесии между гравитационным сжатием и внутренним давлением. Однако иногда в звезде происходят небольшие колебания, которые вызывают изменения в яркости.

Эти колебания связаны с тем, что звезда проходит через различные фазы своей пульсации. Во время сжатия ядро звезды нагревается, и в нём ускоряются ядерные реакции. Это приводит к увеличению яркости звезды. Затем звезда начинает расширяться, и её яркость уменьшается. Этот цикл повторяется снова и снова.

Благодаря регулярности циклов изменения яркости цефеиды используются для определения расстояний до удалённых галактик. Астрономы измеряют период изменения яркости цефеиды в галактике и используют его для расчёта абсолютной звёздной величины. Затем, сравнивая эту величину с видимой звёздной величиной, можно определить расстояние до галактики.

Этот метод называется «цефеидным параллаксом» и является одним из наиболее точных методов измерения космических расстояний. Он сыграл важную роль в открытии расширения Вселенной и подтверждении теории Большого взрыва.

Примеры цефеид

В нашей Галактике Млечный Путь известно несколько десятков цефеид. Наиболее яркие из них можно наблюдать невооружённым глазом или в бинокль. Например, Полярная звезда является цефеидой с периодом изменения яркости около 4 дней. Другие известные цефеиды включают Миру (период около 330 дней) и Дельта Цефея (период около 5 дней).

Решение задач по теме «Переменные звёзды»

Для решения задач по этой теме необходимо знать основные характеристики цефеид, такие как период изменения яркости и абсолютная звёздная величина. Также необходимо уметь использовать формулу Погсона для перевода видимой звёздной величины в абсолютную.

Пример задачи:

Период изменения яркости цефеиды составляет 10 дней, а её видимая звёздная величина равна +6m. Какова абсолютная звёздная величина этой цефеиды?

Решение:

Используя формулу Погсона, получаем:

M = m + 5 - 5 * log(T),

где M — абсолютная звёздная величина, m — видимая звёздная величина, T — период изменения яркости в сутках. Подставляя значения, получаем:

M = 6 + 5 - 5 * log(10) = -2.

Ответ: абсолютная звёздная величина цефеиды равна -2m.

Таким образом, изучение переменных звёзд и цефеид позволяет астрономам получить ценную информацию о процессах, происходящих внутри звёзд, эволюции звёзд и структуре Вселенной.