النجوم المتغيرة النابضة

تنتفخ بعض النجوم وتنكمش بشكل إيقاعي، فتزداد إشراقًا وتخفت في دورات منتظمة؛ وأشهر هذه النجوم، وهي النجوم المتغيرة القيفاوية (Cepheids)، تنبض بفترات تكشف عن لمعانها الحقيقي، وبالتالي تقيس المسافات الكونية.

Definition

النجوم المتغيرة النابضة هي نجوم يتغير سطوعها بشكل دوري لأن طبقاتها الخارجية تتمدد وتتقلص، مدفوعة بعدم الاستقرار في هيكلها بدلاً من الكسوف أو الأسباب الخارجية.

Scope

يغطي الموضوع الفئات الرئيسية للنجوم النابضة بما في ذلك النجوم القيفاوية (Cepheids)، ونجوم RR Lyrae، والمتغيرات طويلة الأمد والقزمة، وشريط عدم الاستقرار على مخطط هرتسبرونغ-راسل (Hertzsprung-Russell)، وآلية كابا (kappa mechanism) التي تدفع النبضات، وعلاقة الدورة-اللمعان التي تجعل النجوم القيفاوية شموعًا معيارية، والمجال الأوسع لعلم الزلازل النجمية (asteroseismology) الذي يستخدم التذبذبات لاستكشاف باطن النجوم.

Core questions

• لماذا تنبض بعض النجوم؟
• ما هو شريط عدم الاستقرار؟
• كيف تجعل علاقة الدورة-اللمعان النجوم القيفاوية مؤشرات مسافة؟
• كيف تكشف التذبذبات عن باطن النجم؟

Key concepts

• شريط عدم الاستقرار
• آلية كابا
• نجم قيفاوي متغير
• نجم RR Lyrae
• علاقة الدورة-اللمعان
• نبض شعاعي
• علم الزلازل النجمية

Key theories

آلية كابا وشريط عدم الاستقرار

في منطقة يصبح فيها الهيليوم المتأين جزئيًا أكثر عتامة عند الانضغاط، فإنه يحبس الحرارة ويدفع الطبقة إلى الخارج مرة أخرى، ويعمل كصمام يدفع نبضات ذاتية الاستدامة؛ وتنبض النجوم في شريط عدم الاستقرار الناتج على مخطط هرتسبرونغ-راسل.

علاقة الدورة-اللمعان للنجوم القيفاوية

وجدت ليفيت أنه كلما كان النجم القيفاوي أكثر سطوعًا، زادت فترة نبضه؛ تتيح علاقة الدورة-اللمعان هذه قراءة اللمعان الجوهري من الفترة التي يسهل قياسها، مما يجعل النجوم القيفاوية شموعًا معيارية أساسية لقياس المسافات.

Mechanisms

في بعض النجوم، تمتص طبقة من الهيليوم المتأين جزئيًا المزيد من الإشعاع عند الانضغاط، مما يخزن الطاقة التي تتحرر مع ارتداد الطبقة، مما يحافظ على التمدد والانكماش الدوري للغلاف. تعتمد فترة النبض على متوسط كثافة النجم وبالتالي لمعانه، بينما يرمز الطيف التفصيلي للتذبذبات في العديد من النجوم إلى بنية باطنها.

Clinical relevance

المتغيرات النابضة هي مؤشرات مسافة أساسية: النجوم القيفاوية ونجوم RR Lyrae تعاير سلم المسافات الكونية وثابت هابل، بينما يقيس علم الزلازل النجمية للنجوم النابضة، بما في ذلك الشمس، البنية الداخلية والأعمار والكتل، مما يحسن النماذج النجمية ويميز النجوم المضيفة للكواكب الخارجية.

History

اكتشفت ليفيت علاقة الدورة-اللمعان للنجوم القيفاوية في عام 1912، واقترح إدينغتون أن النبضات مدفوعة بآلية محرك حراري، وشرح تحديد آلية كابا في مناطق التأين في منتصف القرن العشرين سبب احتلال النجوم النابضة لشريط عدم استقرار محدد جيدًا.

Key figures

• Henrietta Swan Leavitt
• Arthur Eddington
• John P. Cox
• Cecilia Payne-Gaposchkin

Seminal works

• leavitt1912
• cox1980

Frequently asked questions

لماذا تخبرنا فترة النجم القيفاوي عن لمعانه؟

تتحدد فترة النبض بالوقت الذي تستغرقه الموجة لعبور النجم، والذي يعتمد على حجمه وكثافته؛ النجوم القيفاوية الأكثر لمعانًا تكون أكبر وأقل كثافة، لذا فهي تنبض بشكل أبطأ، مما يعطي العلاقة الوثيقة بين الفترة واللمعان.

ما هو علم الزلازل النجمية؟

هو دراسة التذبذبات الطبيعية للنجوم، على غرار كيفية استخدام علم الزلازل للزلازل لاستكشاف الأرض؛ تعتمد ترددات نبضات النجم على بنيته الداخلية، لذا فإن قياسها يكشف عن خصائص مثل الحجم والعمر والدوران الداخلي.