Hoe de Strange Star Delta Cephei een universum mijlpaal is

Deze week staat hij hoog op het noordelijke deel van de lucht rond 23.00 uur. lokale tijd is een torenspitsachtige figuur van vijf sterren die naar het noorden wijzen.

Dit is het sterrenbeeld Cepheus, de koning van Ethiopië. In plaats van een koning lijkt hij te lijken op een kerk met een toren of misschien een alpine skihut met een steil, sneeuwschuddend dak dat ondersteboven in deze tijd van het jaar verschijnt.

Op het meest zuidelijke punt van de torenspits, vertegenwoordigd in de meeste allegorische sterrenbeelden, zoals de biceps van de arm van de koning met een scepter, is de ster Delta Cephei, de meest gevierde van de klasse van variabele sterren die bekend staat als de Cepheïden. [Verbazingwekkende nachthemel foto's door Stargazers: september 2013 (galerij)]

Fluctuaties verklaren

Delta is een steeds veranderende ster die een kleine driehoek vormt met twee andere sterren in de buurt.

Soms lijkt Delta niet helderder dan de zwakker van zijn twee metgezellen, Epsilon genaamd, in de driehoek. Op andere momenten lijkt de ster echter twee keer zo helder en gelijk aan die van de helderdere ster (Zeta) van de driehoek te schijnen.

Delta's stijging naar maximum vindt plaats in slechts ongeveer anderhalve dag, terwijl de val tot minimale licht optreedt in de loop van ongeveer vier dagen. Eminente Britse amateurastronoom, John Goodricke, merkte voor de eerste keer de vreemde variabiliteit in helderheid van de ster op in 1784. Dankzij zo'n snelle variatie kan vrijwel iedereen die Delta vanavond tot 's nachts zorgvuldig in de gaten houdt, de helderheid van de ster zien schommelen.

Aanvankelijk werd verondersteld dat Delta Cephei behoorde tot een speciale klasse van sterren die bekend staat als een eclipsing binary. Goodricke zelf stelde in 1783 aan de Royal Society voor dat de ster Algol in het nabijgelegen sterrenbeeld Perseus zo'n ster was en dat hij gelijk had. Evenzo werd aanvankelijk gedacht dat Delta ook een veel zwakkere, ongeziene metgezel had die eromheen cirkelde. Toen deze veronderstelde zwakkere ster voorbijging aan de lichtere ster, leek Delta te dimmen en nadat de zwakkere ster was weggetrokken, zou Delta weer oplichten.

Eén moeilijk probleem bij het accepteren van deze theorie was echter dat, hoewel de ster leek te dimmen, deze ook van kleur leek te veranderen: blauwer kleurend naarmate hij helderder en roder werd als hij vervaagde.

Uiteindelijk werd de theorie dat Delta Cephei een verduisterend binair getal was, op de plank gezet toen uit berekeningen bleek dat de veronderstelde zwakkere metgezel - als het echt al bestond - binnen de helderdere moest draaien.

Het pulseert!

De geaccepteerde verklaring voor de fluctuaties in helderheid van Delta Cephei is vandaag dat deze ster pulseert als het kloppen van een hart, zich uitbreidt, samentrekt en zich weer uitbreidt in perfecte tijd.

Dergelijke pulserende sterren fleuren en vervagen naarmate ze samentrekken en uitzetten. Gekoeld door uitzetting worden ze roder en zwakker; verwarmd door compressie worden ze blauwer en helderder. Als zodanig behoort deze ster tot een opmerkelijke klasse die de Cepheïden werd genoemd. Inderdaad, deze ster heeft zijn naam gegeven aan letterlijk honderden andere variabelen,

Dit soort sterren komt in twee soorten. Type I Cepheids fluctueert in cycli in minder dan een dag en is te vinden in bolvormige sterclusters. Type II wordt "klassieke" Cepheïden genoemd en is meer lichtgevend.

Type II Cepheids kan op enorme afstanden worden waargenomen, zelfs in andere sterrenstelsels. Hun stabiele en ritmische cycli zijn met grote precisie bekend en lopen van ongeveer twee tot vijftig dagen, terwijl in de meeste gevallen hun verandering in helderheid minder is dan één magnitude.

Delta Cephei is een Type II Cephees. Het heeft een periode van vijf dagen 8 uur en 47,5 minuten en het lijkt te variëren in grootte tussen 3,6 en 4,3. Het is ongeveer 2000 keer meer lichtgevend dan de zon en is 880 lichtjaar verwijderd. Het is een van de meest nabije sterren van dit type in de zon, met alleen Polaris dichterbij.

Hemelse maatstaf

In 1912 bestudeerde Henrietta Swan Leavitt (1868-1921) van Harvard Cepheit-variabelen in de Small Magellanic Cloud, een satellietmelkweg van de Melkweg. Ze noteerde 25 in volgorde van periode en vond dat ze ook volgens helderheid waren geordend, een ontdekking van groot belang - het bepalen van de periode geeft de ware helderheid van de ster.

Er is een nauwe relatie tussen de periode en intrinsieke helderheid van een Cepheid - hoe langer de periode, hoe groter de helderheid van de ster. [Zie Prachtige foto's van ons Melkwegstelsel]

Deze relatie tussen de pulsatiesnelheid van een Cephei variabele ster en de verandering in waargenomen lichtsterkte heeft astronomen toegestaan ​​deze sterren te gebruiken als 'hemelse maatstaven' om sterrenafstanden te meten, zelfs als de betreffende ster zich in een verre melkweg bevindt.

Een astronoom hoeft slechts de periode en schijnbare magnitude van een Cepheid te bepalen. De eerste waarde geeft de wetenschappers de absolute magnitude van de ster - hoe helder die ster zou zijn als deze op een standaardafstand van 32,5 lichtjaar zou worden geplaatst.

Door de schijnbare en absolute magnitudes te vergelijken, kan de afstand van de ster eenvoudig worden berekend, die op zijn beurt de afstand aangeeft van het stelsel waarin het zich bevindt.

Het universum verdubbelt in omvang

Astronoom Edwin Hubble, werkzaam bij het Mount Wilson Observatorium in Californië in oktober 1923, ontdekte een variabele ster Cepheid in de Andromeda Galaxy met behulp van de 100-inch reflecterende telescoop van het observatorium.

Hubble stelde uiteindelijk vast dat de periode van de ster en de absolute magnitude en in 1929 aankondigde dat de melkweg 900.000 lichtjaar verwijderd was. Deze waarde bleef staan ​​totdat een Duitse astronoom, Walter Baade, de ontdekking deed dat er twee soorten variabele sterren Cepheid waren, en dat Hubble een meer lichtgevende Type II Cepheid in Andromeda met een dimmer Type I Cepheid in ons eigen sterrenstelsel vergeleek.

Deze ontdekking bracht Baade ertoe om de afstand van het Andromeda-stelsel opnieuw te berekenen, de vorige berekening van Hubble te verdubbelen en deze op ongeveer 2 miljoen lichtjaar afstand te plaatsen.

Met deze ontdekking verdubbelde de grootte van het bekende universum 's nachts letterlijk. Baade heeft deze bevinding tot grote verbazing aangekondigd tijdens de vergadering van de Internationale Astronomische Unie in Rome in 1952.