Delta Cephei tăng gấp đôi độ sáng theo lịch trình chính xác, cứ sau 5,36 ngày. Thay đổi độ sáng của nó được gắn với độ sáng tuyệt đối của nó. Tìm hiểu làm thế nào ngôi sao này đã giúp thiết lập thang đo khoảng cách đã biết của thiên hà và vũ trụ của chúng ta.
Giống như ánh sáng trong một đường hầm tối, những ngôi sao trong vũ trụ xa xôi trở nên mờ nhạt hơn khi chúng ở xa hơn. Bởi vì chúng dao động với tốc độ tương quan với độ sáng nội tại của chính chúng, các sao biến Cepheid tiết lộ khoảng cách thực sự của chính chúng. Hình ảnh qua Lời cuối cùng không có gì
Ở góc đông nam của chòm sao hình ngôi nhà Cepheus the King, có một ngôi sao biến thiên hấp dẫn có tên Delta Cephei. Với đồng hồ giống như đồng hồ, ngôi sao khá mờ này tăng gấp đôi độ sáng, giảm dần đến mức tối thiểu và sau đó tăng gấp đôi độ sáng sau mỗi 5,36 ngày. Bạn có thể xem nó thay đổi trong một khoảng thời gian ngày. Toàn bộ chu kỳ chỉ có thể nhìn thấy bằng mắt trong một bầu trời đủ tối. Ngôi sao này và những người khác giống như nó đã đảm bảo một vị trí quan trọng nến tiêu chuẩn để thiết lập quy mô của thiên hà và vũ trụ.
Bản thân Delta Cephei hiện ra rất lớn trong lịch sử thiên văn học. Toàn bộ một lớp các ngôi sao siêu lớn - được gọi là biến Cepheid - được đặt tên theo danh dự ngôi sao này.
Giống như Delta Cephei, các sao biến Cepheid phụ thuộc đáng kể vào độ sáng của chúng trong các khoảng thời gian đều đặn. Khoảng thời gian có thể dao động từ khoảng một đến 100 ngày, tùy thuộc vào ngôi sao độ sáng hoặc là độ sáng nội tại. Các nhà thiên văn học đã học được rằng - chu kỳ càng dài - độ sáng nội tại của ngôi sao càng lớn. Kiến thức này là một công cụ mạnh mẽ trong thiên văn học để thăm dò khoảng cách trên không gian rộng lớn.
Biểu đồ này - đo sự thay đổi độ sáng theo thời gian - là cái mà các nhà thiên văn học gọi là đường cong ánh sáng. Nó có đường cong ánh sáng của Delta Cephei, một cách đáng tin cậy như một chiếc đồng hồ tốt, tăng gấp đôi độ sáng và sau đó mờ dần sau mỗi 5.366341 ngày.
Làm thế nào để các sao biến Cepheid giúp đo khoảng cách vũ trụ? Bởi vì Delta Cephei và các ngôi sao khác trong lớp của nó khác nhau rất đáng tin cậy - và vì chu kỳ thay đổi độ sáng của chúng gắn rất mạnh với độ sáng nội tại của chúng - những ngôi sao này có thể được sử dụng để đo khoảng cách trên không gian. Các nhà thiên văn học gọi các vật thể có thể được sử dụng theo cách này nến tiêu chuẩn.
Làm thế nào nó hoạt động? Đầu tiên, các nhà thiên văn học cẩn thận đo tốc độ của các xung sao này. Thật không may, khoảng cách đến rất ít - nếu có - các sao biến Cepheid đủ gần để đo trực tiếp bằng thị sai sao. Tuy nhiên, khoảng cách gần đúng của các biến Cepheid trong các cụm sao tương đối gần đã được xác định gián tiếp bằng phương pháp quang phổ (đôi khi được gọi bởi trình dịch sai thị sai). Sau khi xem nhiều biến Cepheid xung - và biết khoảng cách gần đúng của chúng thông qua phương pháp quang phổ - chúng biết biến Cepheid của độ sáng nội tại cụ thể như thế nào nhìn ở một khoảng cách nhất định từ Trái đất.
Được trang bị kiến thức này, các nhà thiên văn học theo dõi các xung của lớp sao này trong không gian xa xôi. Họ có thể suy ra các ngôi sao sáng vì nội tại vì tốc độ dao động của chúng. Sau đó, họ có thể suy ra khoảng cách đến các ngôi sao xa hơn bằng cường độ rõ ràng của chúng. Bởi vì ánh sáng giảm dần theo luật bình phương nghịch đảo, các nhà thiên văn học biết một ngôi sao có độ sáng nhất định (độ sáng nội tại) sẽ xuất hiện 1/16 sáng như bốn lần khoảng cách, 1/64 sáng ở tám lần khoảng cách hoặc 1/100 sáng ở 10 lần khoảng cách.
Tại sao những ngôi sao này khác nhau về độ sáng? Các biến thể được cho là xung thực tế khi bản thân ngôi sao mở rộng và sau đó co lại.
Các ngôi sao biến đổi Cepheid có thể được nhìn thấy ở khoảng cách 20 triệu năm ánh sáng. Thiên hà gần nhất cách chúng ta khoảng 2 triệu năm ánh sáng - và xa nhất là tiền tỷ của năm ánh sáng. Vì vậy, những ngôi sao này không giúp bạn có thể đo được khoảng cách trên không gian. Tuy nhiên, kể từ khi các nhà thiên văn học biết được những bí mật về nhịp đập của họ, những ngôi sao này rất quan trọng đối với thiên văn học.
Nhà thiên văn học Henrietta Leavitt đã phát hiện ra các biến Cepheid vào năm 1912. Năm 1923, nhà thiên văn học Edwin Hubble đã sử dụng các ngôi sao biến Cepheid để xác định rằng tinh vân Andromeda thực sự là một thiên hà khổng lồ nằm ngoài giới hạn của Dải Ngân hà của chúng ta. Kiến thức đó đã giải phóng chúng ta khỏi giới hạn của một thiên hà duy nhất và cho chúng ta vũ trụ rộng lớn mà chúng ta biết ngày nay.
Vị trí của ngôi sao Delta Cephei trong chòm sao Cepheus.
Làm thế nào tôi có thể phát hiện Delta Cephei trên bầu trời đêm? Ngôi sao này là chu kỳ - luôn luôn ở phía trên đường chân trời - ở nửa phía bắc của Hoa Kỳ.
Mặc dù vậy, ngôi sao này dễ nhìn hơn nhiều khi nó bay cao trên bầu trời phía bắc vào các buổi tối mùa thu và mùa đông. Bạn có thể tìm thấy Cepheus bằng cách của Bắc Đẩu. Đầu tiên, sử dụng con trỏ Big Dipper trên ngôi sao Ngôi sao để xác định vị trí Polaris, Sao Bắc Đẩu. Sau đó nhảy qua Polaris bằng một nắm tay rộng để đáp xuống Cepheus.
Bạn sẽ thấy chòm sao Cepheus, vị vua gần gũi với vợ mình, Cassiopeia, Nữ hoàng, hình ngôi sao hình chữ W hoặc chữ M của cô ấy khiến cô ấy lóe lên trong hai chòm sao. Họ rất cao trên bầu trời phía bắc của bạn vào các buổi tối tháng 11 và tháng 12.
Biểu đồ Liên minh Thiên văn Quốc tế hiển thị chòm sao Cepheus.
Làm cách nào tôi có thể xem Delta Cephei khác nhau về độ sáng? Câu trả lời thực sự cho câu hỏi đó là: thời gian và sự kiên nhẫn. Nhưng hai ngôi sao nằm gần Delta Cephei trên bầu trời vòm - Epsilon Cephei và Zeta Cephei - khớp với các đỉnh thấp và cao của thang độ sáng Delta Cephei. Thực tế đó sẽ giúp bạn xem Delta Cephei thay đổi.
Vì vậy, hãy nhìn lại các biểu đồ trên và tìm các ngôi sao Epsilon và Zeta Cephei. Ở mức mờ nhạt nhất, Delta Cephei mờ như ngôi sao mờ nhạt, Epsilon Cephei. Ở độ sáng nhất, Delta Cephei phù hợp với độ sáng của ngôi sao sáng hơn, Zeta Cephei.
Chúc vui vẻ!
Điểm mấu chốt: Ngôi sao Delta Cephei bừng sáng và mờ dần với độ chính xác như đồng hồ cứ sau 5,36 ngày. Tốc độ thay đổi độ sáng được gắn với độ sáng nội tại của ngôi sao. Đó là cách mà cả một lớp sao được đặt tên cho Delta Cephei - được gọi là sao biến Cepheid - giúp các nhà thiên văn đo khoảng cách.