משתנה קפאידי

(בקצה העליון של הדובה הקטנה) הוא המשתנה הקפאידי הקרוב ביותר אלינו, במרחק של 133 פארסק, או 436 שנות אור.

משתנה קפאידי הוא כוכב ענק שהבהירות הנראית שלו משתנה במחזור קבוע. בהירות מוחלטת היא הבהירות האמיתית של הכוכב, ללא תלות במרחק. לכל משתנה קפאידי יש עקומת בהירות אופיינית ומחזור מדויק.

בשנת 1908 גילתה הנרייטה ליוויט קשר בין זמן המחזור של משתנה קפאידי לבין הבהירות המוחלטת שלו. ממצא זה אפשר להשתמש במשתנים הקפאידיים כנרות תקניים, כלומר כאובייקטים עם בהירות ידועה, למדידת מרחקים גדולים ביקום. בעזרת קפאידים ניתן למדוד מרחקים עד לערכים סדר גודל של כ-10 גיגה-פארסק; היקום הנצפה מוערך בכ-14 גיגה-פארסק.

הקשר האמפירי בין זמן המחזור C (בימים) לבין הבהירות המוחלטת M_a ניתן בביטוי: M_a = -2.81 log(C) - 1.43. כאן "log" מציין לוגריתם בבסיס 10, והבהירות נמדדת בסקלת המגניטודות הלוגריתמית.

באמצע סוף המאה ה-18 זוהו המשתנים הקפאידיים הראשונים, כמו אטה אקווילה ו-Delta Cephei. עד סוף המאה ה-19 נרשמו כמה עשרות כאלה. הנרייטה ליוויט עבדה בהרווארד וסיוגה כ-2,400 כוכבים משתנים, בעיקר בענני מגלן. פרסומה מ-1908 ו-השלמות ב-1912 הראו שהכוכבים הבהירים יותר הם בעלי מחזורים ארוכים יותר, והיא הניחה כי הקפאידים בענן מגלן נמצאים במרחק דומה, מה שאיפשר להסיק על הבהירות המוחלטת.

לאחר עבודתה של ליוויט השתמשו מדענים בתצפיות אלה לקביעת מרחקים. ב-1923 אדווין האבל מצא משתנים קפאידיים בגלקסיית אנדרומדה, והראה שמדובר בגלקסיה נפרדת משביל החלב. מאוחר יותר וולטר באד הבחין בשתי אוכלוסיות שונות של קפאידים (אוכלוסייה I ואוכלוסייה II). המיון הזה דרש תיקון של מרחקים וחישוב מחדש של גודל היקום והגיל המשוער שלו.

כיום מקובל שקפאידים הם כוכבי ענק בשלב מאוחר של חייהם. בליבתם מופיע היתוך הליום ליסודות כבדים יותר. מנגנון הפעימה המרכזי נקרא "שסתום אדינגטון" או "מנגנון Kappa": כאשר חלקיקי הליום מיוננים הם תופסים יותר אור והכוכב נעשה פחות שקוף. זה כלוא חום שמאיץ חימום והתרחבות. כשהשכבה מתרחבת היא מתקררת והליום מאבד יונים, והשכבות נעשות שקופות יותר. האור בורח והכוכב מתכווץ שוב, והמחזור חוזר. לדוגמה, ל-δ בקפאוס יש מחזור של 5.36634 ימים.

יש סוגים שונים של קפאידים. חשוב להכיר אותם כדי להשתמש בנוסחאות ובמדידות בצורה מדויקת.

(בקצה העליון של הדובה הקטנה) זהו משתנה קפאידי קרוב, במרחק של 133 פארסק.

משתנה קפאידי, כוכב ענקי שהבהירות שלו עולה ויורדת בקצב קבוע. בהירות היא כמה אור אנחנו רואים מהכוכב. לכוכבים האלה המחזור חוזר בדיוק רב.

הנרייטה ליוויט גילתה שאפשר לדעת כמה הכוכב באמת בהיר לפי זמן המחזור שלו. זה עוזר למדענים למדוד מרחקים בחלל. כך אפשר לדעת אם ענן אור גדול הוא חלק מהשביל החלב או גלקסיה אחרת.

מאז סוף המאה ה-18 גילו כמה קפאידים חשובים. ליוויט ראתה אלפי כוכבים משתנים וגלתה את הקשר בין בהירות למחזור. אדווין האבל מצא קפאידים באנדרומדה, והראה שיש עוד גלקסיות בחלל.

המנגנון נקרא "שסתום אדינגטון". הליום, גז בתוך הכוכב, משנה את השקיפות שלו. כשהגז סוגר את האור, הכוכב מתחמם ומתנפח. כשהגז נעשה שקוף, האור בורח והכוכב מתכווץ. כך נוצר קצב של לחשון ואור.

יש כמה סוגים של קפאידים. חשוב להבדיל ביניהם כשמודדים מרחקים.