Hvorfor pulserer Cepheider? – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om Fysik > ? om Astrofysik > Hvorfor pulserer Cephe...

30. december 2013

Hvorfor pulserer Cepheider?

Hej Spørg om Fysik
En cepheide pulserer jo, men hvad er det for en proces. der sker når den pulserer? 

Med venlig hilsen
T T

Cepheider fungerer vha. den såkaldte "Eddington-ventil", opkaldt efter Arthur Eddington der blandt andet forskede i effekten af trykket fra selve lyset fra en stjerne på stjernens atmosfære.

Især helium er vigtig for processen. Helium-atomet består af en kerne med to protoner (+ normalt to neutroner), med to elektroner omkring. Når helium er dobbelt-ioniseret (altså når begge elektroner mangler), er det mere ugennemsigtigt for lys, end når det kun er enkelt-ioniseret eller neutralt.

En Cepheides lysstyrkes tidsvariation

Jo varmere gassen (eller plasmaen, som det faktisk hedder, når det er ioniseret) bliver, jo mere ioniseres den. Herved bliver den mere ugennemsigtig, og lyset "fanges" så at sige i atmosfæren. Dette giver Cepheidens mørke fase.

Når lyset ikke kan undslippe, går energien til at varme atmosfæren yderligere op. Det får atmosfæren til at udvide sig, hvilket igen får den til at afkøle, og dermed blive mindre ioniseret og derfor mere gennemsigtig for lys. Til sidst undslipper al lyset, og atmosfærens udvidelse stopper. Dette giver Cepheidens lyse fase.

Stjernens tyngdekraft begynder så at trække atmosfæren sammen igen, og en ny cyklus kan begynde.

Lysstyrke af Cepheide sammenholdt med perioden

Perioden fra ét lysmaksimum til det næste afhænger af Cepheidens lysstyrke. Ved at måle perioden, kan man derfor bestemme den (absolutte) luminositet "L", og ved at måle hvor meget lys vi modtager her på Jorden (fluxen "F"), kan man bestemme afstanden "d" til den vha. afstandskvadratloven, der siger at

F = L / 4∏d. Derfor har viden om Cepheider vist sig at være et af de mest værdifulde redskaber i astronomi.

Det skal siges, at mekanismen ikke forstås 100 procent. For eksempel er indvirkningen af tungere grundstoffer (under ét kaldet "metaller" af astronomer) på ugennemsigtigheden af atmosfæren endnu ikke helt klar. Og fordi Cepheidernes pulseren ligger til grund for al afstandsbedømmelse i det fjerne Univers, forskes der stadig i denne mekanisme.

Cepheide i Svanen, afmærket midt i billederne med to små markører

Bedste hilsener
Peter Laursen