Цефеиды — класс пульсирующих переменных звезд, прототипом которых стала двойная звезда Дельта Цефея, удаленная на 887 световых лет от Земли.
Часто цефеиды называют «маяками» Вселенной, так как они представляют собой природный инструмент для измерения расстояний в космическом пространстве.
Как астрономы используют цефеиды для измерения расстояний?
Простой ответ заключается в том, что периоды изменения блеска цефеид тесно связаны с их светимостью. Это поразительное свойство цефеид открыла американский астроном Генриетта Суон Ливитт (4 июля 1868 года — 12 декабря 1921 года) более века назад.
Таким образом, астрономы могут предсказать абсолютную звездную величину (то есть среднюю собственную светимость) любой наблюдаемой цефеиды, измерив время, необходимое для систематического изменения ее яркости.
Наблюдая за видимой светимостью, изменяемой по закону обратных квадратов, и сравнивая ее с абсолютной звездной величиной, астрономы могут точно рассчитать расстояние до той или иной цефеиды.
Почему вообще существует связь период-светимость?
Большинство звезд, включая цефеиды, находятся в гидростатическом равновесии, когда существует баланс между гравитационным сжатием и расширением, обеспечиваемым энергией, которую генерирует звезда. По мере эволюции звезд равновесие может нарушаться и в некоторых случаях это приводит к довольно устойчивым колебаниям, как в случае с цефеидами.
Для механических систем (в том числе регулируемых силой тяжести) собственный период колебаний в значительной степени определяется средней плотностью, которая представляет собой массу, деленную на объем.
Звезды с низкой плотностью имеют более длинные периоды, и такие переменные, как цефеиды, также имеют тенденцию иметь больший радиус (и меньшую плотность). Большие радиусы приводят к большей площади поверхности, что при фиксированной поверхностной яркости означает более высокую яркость. Тогда цефеиды с более длинным периодом будут иметь более высокую светимость (чем длиннее период изменения блеска цефеиды, тем больше мощность ее излучения). Из этого следует, что периоды предсказывают светимость.
