Sonntag, 2. Oktober 2022

2.10. Cepheiden-Sterne ...

 

So genannte "Cepheiden" sind Pulsations-veränderliche Sterne
mit deutlichen Schwankungen in ihrer Helligkeit.



Es handelt sich dabei aber stets um ein und denselben Stern
und nicht um ein System zusammengehöriger Sterne.



Die Bezeichnung stammt vom Stern "Delta Cephei" im Sternbild "Kepheus", 
einem Gelben Überriesen in 887 Lichtjahren Entfernung, 
der hier oben an der linken unteren Ecke des Kepheus eingezeichnet ist.



Dessen Helligkeit schwankt mit einer Periode von 5,36 Tagen zwischen 3,48m und 4,37m
wobei sich nicht nur sein Spektraltyp zwischen F5 und G2,
sondern auch seine Oberflächentemperatur um ca. 1.000°C verändert.



Im Allgemeinen herrscht in einem Stern ein Kräftegleichgewicht,
d.h. die Gravitationskraft, die den Stern zu kontrahieren versucht, 
wird ausgeglichen durch den Gasdruck und den Strahlungsdruck, 
der durch die Kernfusion im Inneren entsteht.



Abweichungen von diesem Gleichgewicht können dazu führen, 
dass ein Stern immer wieder expandiert und sich dann zusammenzieht 
- er pulsiert.



Ist zum Beispiel der Radius des Sterns kleiner, 
als es dem Gleichgewichtszustand entsprechen würde, 
 überwiegt der Strahlungsdruck und der Stern expandiert. 

Wegen der Massenträgheit führt diese rücktreibende Kraft dazu, 
dass der Stern sich dabei über den Gleichgewichtspunkt hinaus ausdehnt, 
doch dann dominiert die Gravitation und der Stern schrumpft wieder. 



Es entsteht also eine Oszillation - der Stern pulsiert und
verändert dabei jeweils Größe, Farbe und Oberflächentemperatur. 



Bei den meisten Sternen - wie z. B. auch der Sonne - sind
diese Pulsationen allerdings sehr klein und kaum zu bemerken.



Cepheiden pulsieren mit Perioden zwischen 1 und 130 Tagen und
Amplituden von bis zu zwei Größenklassen im visuellen Bereich.



Dabei verändert sich auch ihre Oberflächentemperatur und 
somit ihre Spektralklasse zwischen F und K, wobei der Spektraltyp 
im Minimum mit zunehmender Periode rötlicher wird. 



Tatsache ist, dass bei diesen Riesensternen die Schwankungen 
in der Helligkeit streng periodisch erfolgen.



Durch den Vergleich der scheinbaren Helligkeit und
der Leuchtkraft ist daher eine Entfernungsmessung möglich, 
was den Cepheiden eine besondere Bedeutung in der Astrophysik verleiht.



Delta-Cephei-Sterne werden als "Standardkerzen"
zur Entfernungsmessung im All benutzt.



Als helle Riesensterne sind sie bis zu
einer Entfernung von einigen Megaparsec - ...



... mit dem Hubble-Weltraumteleskop sogar bis zu etwa 
20 Megaparsec (65,2 Mio. Lichtjahre) - zu beobachten,
also auch noch in benachbarten Galaxien. 



Somit ist es möglich, aus der Beobachtung des Lichtwechsels ...



... eines Cepheiden auf seine absolute Helligkeit zu schließen,
womit auch seine Entfernung ermittelt werden kann.



Dabei wird ausgenutzt, dass die Leuchtkraft eines Cepheiden
in festem Zusammenhang mit seiner Pulsationsperiode steht.



Ein weiterer, bekannter Cepheidenstern ist übrigens der Polarstern,
bei dem bei der Komponente Polaris A seit dem Jahr 1995 
wieder stärkere Pulsationen beobachtet werden.



Sonst werden noch Mekbuda, Zeta im Sternbild "Zwilling", ...



... sowie Bezek, Eta im "Adler", zu den Cepheiden gerechnet.



Ein Stern existiert übrigens nur für kurze Zeit als Cepheide, 
bevor er sich für lange Zeit stabilisiert.










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