ตัวแปร CEPHEID คืออะไร

Send

จักรวาลเป็นสถานที่ที่ใหญ่มากจริงๆ เรากำลังพูดถึง…ใหญ่อย่างไม่น่าเชื่อ! ในความเป็นจริงตามค่าการสังเกตเป็นเวลาหลายทศวรรษตอนนี้นักดาราศาสตร์เชื่อว่าเอกภพที่สังเกตได้นั้นมีขนาดประมาณ 46 พันล้านปีแสง คำสำคัญที่มี สังเกต เพราะเมื่อคุณคำนึงถึงสิ่งที่เรามองไม่เห็นนักวิทยาศาสตร์คิดว่าจริง ๆ แล้วมันเหมือนกับ 92 พันล้านปีแสง

ส่วนที่ยากที่สุดในทั้งหมดนี้คือการตรวจวัดระยะทางที่เกี่ยวข้องอย่างแม่นยำ แต่ตั้งแต่กำเนิดของดาราศาสตร์สมัยใหม่วิธีการที่แม่นยำยิ่งขึ้นได้วิวัฒนาการ นอกเหนือจาก redshift และตรวจสอบแสงที่มาจากดาวฤกษ์และกาแลกซี่ที่ห่างไกลนักดาราศาสตร์ยังต้องอาศัยชั้นของดาวที่รู้จักกันในชื่อ Cepheid Variables (CVs) เพื่อกำหนดระยะทางของวัตถุภายในและนอกกาแลคซีของเรา

ความหมาย:

ดาวแปรแสงนั้นเป็นดาวฤกษ์ที่พบความผันผวนในความสว่างของมัน (หรือที่เรียกว่าความส่องสว่างสัมบูรณ์) Cepheids Variables เป็นดาวแปรปรวนชนิดพิเศษที่พวกมันร้อนและมวลมาก - ห้าถึงยี่สิบเท่ามวลดวงอาทิตย์ของเรา - และเป็นที่ทราบกันดีว่ามีแนวโน้มที่จะเกิดการเต้นของรังสีเรดิสต์และเปลี่ยนแปลงทั้งในขนาดและอุณหภูมิ

ยิ่งไปกว่านั้นการเต้นเหล่านี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับความส่องสว่างสัมบูรณ์ซึ่งเกิดขึ้นภายในช่วงเวลาที่กำหนดและคาดการณ์ได้ดี (ตั้งแต่ 1 ถึง 100 วัน) เมื่อพล็อตมีความสัมพันธ์กับขนาดความสัมพันธ์ของช่วงเวลารูปร่างของเส้นโค้งความสว่างของเซฟาเดียดมีลักษณะคล้ายกับ "ครีบฉลาม" - เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและสูงสุดตามมาด้วยการลดลงอย่างต่อเนื่อง

ชื่อนี้ได้มาจาก Delta Cephei ดาวแปรในกลุ่มดาว Cepheus ที่เป็น CV แรกที่ระบุ การวิเคราะห์สเปกตรัมของดาวดวงนี้แสดงให้เห็นว่า CVs ยังได้รับการเปลี่ยนแปลงในแง่ของอุณหภูมิ (ระหว่าง 5500 - 66oo K) และเส้นผ่านศูนย์กลาง (~ 15%) ในช่วงระยะเวลาการเต้นเป็นจังหวะ

ใช้ในดาราศาสตร์:

ความสัมพันธ์ระหว่างช่วงเวลาของความแปรปรวนและความส่องสว่างของดาว CV ทำให้พวกมันมีประโยชน์มากในการกำหนดระยะห่างของวัตถุในจักรวาลของเรา เมื่อทำการวัดระยะเวลาแล้วความส่องสว่างสามารถกำหนดได้ดังนั้นจึงให้การประมาณระยะทางที่แม่นยำของดาวฤกษ์โดยใช้สมการโมดูลัสของระยะทาง

สมการนี้ระบุว่า: ม. – M = 5 บันทึก d - 5 - ที่ไหน ม. คือขนาดของวัตถุที่ชัดเจน M เป็นขนาดที่แน่นอนของวัตถุและ d คือระยะห่างจากวัตถุในพาร์เซก ตัวแปรเซเฟอิดสามารถมองเห็นและวัดได้ในระยะทางประมาณ 20 ล้านปีแสงเมื่อเทียบกับระยะทางสูงสุดประมาณ 65 ปีแสงสำหรับการตรวจวัดพารัลแลกซ์บนโลกและเพียง 326 ปีแสงสำหรับภารกิจ Hipparcos ของ ESA

เนื่องจากพวกมันสว่างและสามารถมองเห็นได้ชัดเจนห่างออกไปหลายล้านปีแสงพวกมันจึงสามารถแยกแยะได้ง่ายจากดาวที่สว่างอื่น ๆ ในบริเวณใกล้เคียง เมื่อรวมกับความสัมพันธ์ระหว่างความแปรปรวนและความส่องสว่างทำให้เครื่องมือเหล่านี้มีประโยชน์อย่างมากในการลดขนาดและขนาดของจักรวาลของเรา

ชั้นเรียน:

ตัวแปรเซเฟอิดส์ถูกแบ่งออกเป็นสองคลาสย่อย - เซเฟอิดส์คลาสสิกและเซเฟอิดส์ Type II - ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของมวลอายุและประวัติวิวัฒนาการ เซเฟอิดส์คลาสสิกคือดาวแปรปรวนประชากร (อุดมด้วยโลหะ) ซึ่งมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 4-20 เท่าและส่องสว่างได้มากถึง 100,000 เท่า พวกเขาได้รับการเต้นเป็นจังหวะในช่วงวันปกติเป็นเดือน

เซเฟอิดส์เหล่านี้มักจะเป็นยักษ์ใหญ่และสีเหลืองสดใส (กลุ่มสเปกตรัม F6 - K2) และพวกเขาพบกับการเปลี่ยนแปลงรัศมีในระยะทางหลายล้านกิโลเมตรในช่วงรอบการเต้นเป็นจังหวะ เซเฟอิดส์คลาสสิกถูกนำมาใช้เพื่อกำหนดระยะทางสู่กาแลคซีภายในกลุ่มท้องถิ่นและที่อื่น ๆ และเป็นวิธีที่ค่าคงตัวฮับเบิลสามารถกำหนดได้ (ดูด้านล่าง)

Type II Cepheids เป็นดาวแปรปรวนของประชากร II (โลหะแย่) ซึ่งเต้นเป็นจังหวะกับช่วงเวลาปกติระหว่าง 1 ถึง 50 วัน เซเฟอิดส์แบบ II ยังเป็นดาวอายุมากกว่า (ประมาณ 10,000 ล้านปี) ซึ่งมีมวลประมาณครึ่งหนึ่งของดวงอาทิตย์ของเรา

เซเฟอิดส์ Type II ยังแบ่งย่อยตามช่วงเวลาของคลาสย่อย BL Her, W Virginis และ RV Tauri (ตั้งชื่อตามตัวอย่างเฉพาะ) - ซึ่งมีระยะเวลา 1-4 วัน 10-20 วันและมากกว่า 20 วันตามลำดับ . เซเฟอิดส์ Type II ถูกนำมาใช้เพื่อกำหนดระยะห่างจากใจกลางกาแลคซีกระจุกดาวทรงกลมและกาแลคซีใกล้เคียง

นอกจากนี้ยังมีสิ่งที่ไม่เหมาะสมในประเภทใดประเภทหนึ่ง ตัวแปรเหล่านี้มีระยะเวลาน้อยกว่า 2 วัน (คล้ายกับ RR Lyrae) แต่มีความส่องสว่างสูงกว่า พวกมันยังมีมวลสูงกว่าเซเฟอิดส์ Type II และมีอายุไม่ทราบด้วย

สัดส่วนเล็ก ๆ ของตัวแปร Cepheid ยังได้รับการสังเกตซึ่ง pulsate ในสองโหมดในเวลาเดียวกันดังนั้นชื่อ Cepheids สองโหมด ตัวเลขกะพริบน้อยมากในสามโหมดหรือการรวมกันของโหมดที่ผิดปกติ

ประวัติความเป็นมาของการสังเกต:

ตัวแปรเซเฟอิดอันแรกที่จะค้นพบคือเอต้าอาควิเลซึ่งถูกค้นพบเมื่อวันที่ 10 กันยายน ค.ศ. 1784 โดยนักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษเอ็ดเวิร์ดพิคอตต์ เดลต้าเซเฟเฮซึ่งเป็นดาวระดับนี้ถูกค้นพบในไม่กี่เดือนต่อมาโดยจอห์นกู๊ดริกเกนักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษมือสมัครเล่น

ในปี 1908 ระหว่างการตรวจสอบดาวแปรแสงในเมฆแมกเจลแลนนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน Henrietta Swan Leavitt ค้นพบความสัมพันธ์ระหว่างช่วงเวลาและความส่องสว่างของเซเฟอิดส์เซเฟอิดส์โบราณ หลังจากบันทึกช่วงเวลาของดาวตัวแปรต่าง ๆ 25 ดวงเธอก็ตีพิมพ์ผลการวิจัยของเธอในปี 1912

ในปีต่อ ๆ ไปนักดาราศาสตร์อีกหลายคนจะทำการวิจัยเกี่ยวกับเซเฟอิดส์ ในปีพ. ศ. 2468 เอ็ดวินฮับเบิลสามารถสร้างระยะห่างระหว่างทางช้างเผือกกับกาแลคซีแอนโดรเมด้าโดยใช้ตัวแปรเซเฟดภายในระยะหลัง การค้นพบนี้เป็นจุดสำคัญในการตัดสินการโต้วาทีครั้งใหญ่ซึ่งนักดาราศาสตร์พยายามค้นหาว่าทางช้างเผือกนั้นมีเอกลักษณ์หรือไม่หรือเป็นหนึ่งในกาแลคซีหลายแห่งในจักรวาล

ด้วยการวัดระยะทางระหว่างทางช้างเผือกและกาแลคซีอื่น ๆ และรวมเข้ากับการวัด redshift ของ Vesto Slipheres ฮับเบิลและมิลตันแอลฮัมสันสามารถสร้างกฎของฮับเบิลได้ ในระยะสั้นพวกเขาสามารถพิสูจน์ได้ว่าจักรวาลอยู่ในสภาพขยายตัวซึ่งเป็นสิ่งที่ได้รับการแนะนำเมื่อหลายปีก่อน

การพัฒนาเพิ่มเติมในช่วงศตวรรษที่ 20 รวมถึงการแบ่งเซเฟอิดส์ออกเป็นชนชั้นต่าง ๆ ซึ่งช่วยแก้ไขปัญหาในการกำหนดระยะทางทางดาราศาสตร์ สิ่งนี้ทำส่วนใหญ่โดย Walter Baade ซึ่งในทศวรรษที่ 1940 ได้รับการยอมรับความแตกต่างระหว่างเซเฟอิดส์แบบคลาสสิกและแบบที่สองตามขนาดอายุและความส่องสว่าง

ข้อ จำกัด :

แม้จะมีค่าในการกำหนดระยะทางดาราศาสตร์ แต่ก็มีข้อ จำกัด บางอย่างสำหรับวิธีการนี้ หัวหน้าในหมู่พวกเขาคือข้อเท็จจริงที่ว่าด้วย Type II Cepheids ความสัมพันธ์ระหว่างช่วงเวลาและความส่องสว่างสามารถเกิดขึ้นได้จากความเป็นโลหะต่ำกว่าการปนเปื้อนทางแสงและการเปลี่ยนแปลงและผลกระทบที่ไม่ทราบว่าก๊าซและฝุ่นมีผลต่อแสง

ปัญหาที่ไม่ได้รับการแก้ไขเหล่านี้ส่งผลให้ค่าต่าง ๆ ถูกอ้างอิงสำหรับค่าคงที่ของฮับเบิลซึ่งอยู่ในช่วงระหว่าง 60 กม. / วินาทีต่อ 1 ล้านพาร์เซก (Mpc) และ 80 กม. / วินาที / ล้านพิกเซล การแก้ไขความคลาดเคลื่อนนี้เป็นหนึ่งในปัญหาที่ใหญ่ที่สุดในจักรวาลวิทยาสมัยใหม่เนื่องจากขนาดและอัตราการขยายตัวที่แท้จริงของจักรวาลนั้นเชื่อมโยงกัน

อย่างไรก็ตามการปรับปรุงในการใช้เครื่องมือและวิธีการเพิ่มความแม่นยำซึ่งตัวแปร Cepheid ถูกสังเกต ในเวลานี้เราหวังว่าการสำรวจดาวที่น่าสนใจและแปลกใหม่เหล่านี้จะให้คุณค่าที่ถูกต้องอย่างแท้จริงดังนั้นจึงเป็นการกำจัดแหล่งสำคัญที่สงสัยเกี่ยวกับความเข้าใจของเราเกี่ยวกับจักรวาล

เราได้เขียนบทความที่น่าสนใจมากมายเกี่ยวกับ Cepheid Variables ที่ Space Magazine นักดาราศาสตร์ค้นหาวิธีใหม่ในการวัดระยะทางของจักรวาลนักดาราศาสตร์ใช้ Light Echo เพื่อวัดระยะทางจากดาวฤกษ์และนักดาราศาสตร์ปิดการใช้พลังงานมืดด้วยค่าคงที่ของฮับเบิล

Astronomy Cast มีเรื่องราวที่น่าสนใจซึ่งอธิบายความแตกต่างระหว่างดาวฤกษ์ประชากร I และ II - ตอนที่ 75: ดาวฤกษ์

แหล่งที่มา: