Delta Cephei ayuda a medir distancias cósmicas

Ilustración de luces en un túnel, que se vuelven más tenues a medida que se alejan en la distancia.

Como luces en un túnel oscuro, las estrellas en el universo distante son más débiles a medida que se ubican más lejos. Pero las estrellas como Delta Cephei pulsan a una velocidad siempre correlacionada con sus brillos intrínsecos. Entonces revelan sus propias distancias verdaderas. Imagen víaLa última palabra sobre nada.


Delta Cephei es una estrella palpitante

Delta Cephei, en la constelaciónCefeo el Rey, es unestrella variableque cambia de brillo con la precisión de un reloj. Duplica el brillo y vuelve al brillo mínimo cada 5.366 días. Con una cuidadosa observación bajo uncielo oscuro, puede ver el cambio de brillo de esta estrella durante varios días. Esta estrella, y otras similares, son actores importantes en el establecimiento de la escala de distancias de nuestra galaxia ... y nuestro universo.

La propia Delta Cephei ocupa un lugar destacado en la historia de la astronomía. Toda una clase desupergiganteestrellas - llamadoVariables cefeidas- recibe su nombre en honor a esta estrella.


Las estrellas variables cefeidas, también llamadas cefeidas, cambian de manera confiable su brillo en intervalos regulares que van desde unos pocos días hasta algunas semanas. En 1912, el astrónomoHenrietta Leavittdescubrió que el cambio periódico de brillo de la estrella estaba directamente relacionado con su brillo intrínseco (o luminosidad real). Descubrió que cuanto más largo es el ciclo de pulsación del brillo, mayor es el brillo intrínseco de la estrella. Esta cefeidarelación período-luminosidadahora a veces se llama elLey de leavitt.

¿Por qué estas estrellas varían en brillo? Se cree que estas estrellas varían porque se expanden (se vuelven más brillantes) y luego se contraen (se vuelven más tenues) de manera regular.

Un diagrama que muestra cómo Delta Cephei cambia con el tiempo. Los cambios aparecen como una ola.

Un gráfico de curva de luz, brillo frente a tiempo, de los cambios de brillo en Delta Cephei. En la parte inferior, las dos secciones más bajas son cuando la estrella tiene su brillo mínimo. El tiempo que se tarda de un mínimo a otro es de 5.366 días. El eje y muestra el brillo de la estrella, en unidades de magnitud. Imagen a través de ThomasK Vbg /Wikimedia Commons.

Las cefeidas ayudan a medir distancias cósmicas

La regularidad del brillo y la atenuación de las cefeidas es una herramienta poderosa en astronomía. Permite a los astrónomos explorar distancias a través del vasto espacio. Es posible que sepa que la forma más segura de medir las distancias de las estrellas es a través deparalaje estelar. Pero, para que el método de paralaje funcione, las estrellas deben estar relativamente cerca (dentro de aproximadamente 1000años luz). Afortunadamente, en los últimos años, los astrónomos han podido realizar mediciones directas de paralaje de estrellas más distantes, gracias a telescopios espaciales comoGaia.




Aún así, el problema persiste. ¿Cómo podemos encontrar la distancia a las estrellas que están demasiado lejos para darnos una medición de distancia confiable a través del paralaje? Suponga que midió la distancia a una estrella Cefeida cercana usando el método de paralaje. Entonces suponga que observa sus pulsaciones, que sabe que están correlacionadas con el brillo intrínseco, real, de la estrella. Entonces sabes tanto su distancia como lo brillante que es la estrella.aspectoa esa distancia. Armado con esta información, puede mirar más lejos en el universo, hacia Cefeidas más distantes, aquellas que están demasiado lejos para las mediciones de paralaje. Puede medir el brillo aparente, que es más débil, y la frecuencia de pulsación de dicha estrella. Con unos sencillos pasos de matemáticas, puedeencuentra la distancialo.

Las estrellas variables Cefeidas se utilizan para medir distancias en el espacio. Por este motivo, se les conoce comovelas estándarpor astrónomos.

En 1923, el astrónomoEdwin Hubbleusó Cefeidas para determinar que el entonces llamadoNebulosa de Andrómedaen realidad no es una nebulosa, sino una galaxia gigante situada más allá de nuestra Vía Láctea. Nos liberó de los confines de una sola galaxia y nos dio el vasto universo que conocemos hoy. Este trabajo para comprender el tamaño del universo a veces se llama elescalera de distancia cósmica.

El trabajo continúa hoy, no solo con las cefeidas, sino también con otros objetos y fenómenos astronómicos.


Un gráfico con puntos azules, cada uno de los cuales representa una estrella, con brillo intrínseco en el eje y y período de pulsación en el eje x. Los puntos se encuentran en diagonal, mostrando una relación lineal entre el brillo intrínseco y el período de pulsación.

Un ejemplo de la relación período-luminosidad de las cefeidas en la Gran Nube de Magallanes, una galaxia satélite de nuestra Vía Láctea. El gráfico muestra el brillo intrínseco de las estrellas frente a sus períodos de pulsación. Cada estrella, representada por un punto en la trama, está aproximadamente a la misma distancia de nosotros. Henrietta Leavitt descubrió, como se ilustra en este gráfico, que cuanto más largo es el ciclo de pulsación del brillo, mayor es el brillo intrínseco de la estrella. Imagen a través de Dbenford /Wikimedia Commons.

Cefeidas en otras galaxias

Las determinaciones de distancia usando cefeidas en otras galaxias, así como otras técnicas, es un área activa de investigación en astronomía. Los astrónomos están mejorando constantemente las precisiones de distancia para limitar aún más el valor de laConstante de Hubbleque indica la tasa de expansión del universo.

Las cefeidas han sidoobservadotan lejos como 100 millones de años luz en la galaxia NGC 4603, por el Telescopio Espacial Hubble. Sin embargo, midiéndolos a distancias de30 millones de años luzy más lejos es difícil porque es difícil aislar las cefeidas de sus estrellas vecinas. A tales distancias, los astrónomos pasan a otros métodos para determinar distancias, como observarsupernovas de tipo 1a.

Delta Cephei en un mapa estelar.

Ver más grande. | Un mapa estelar de Cepheus, que muestra Delta Cephei, así como Epsilon y Zeta Cephei, en la esquina inferior izquierda del rectángulo. Imagen vía IAU / Sky & Telescope /Wikimedia Commons.


Cómo detectar Delta Cephei en el cielo nocturno

La cefeida original, Delta Cephei, escircumpolar- siempre por encima del horizonte - en la mitad norte de los Estados Unidos.

Aun así, Delta Cephei es mucho más fácil de ver cuando está alto en el cielo del norte en las noches de otoño e invierno. Si estás lo suficientemente al norte, puedes encontrar la constelación de Cefeo a través de la Osa Mayor. Primero, use las 'estrellas de puntero' de Big Dipper para ubicarestrella polar, la Estrella del Norte. Luego salta más allá de Polaris a un puño de ancho para aterrizar en Cepheus.

Verá la constelación de Cefeo el Rey cerca de su esposa, Cassiopeia la Reina, su característica figura de estrellas en forma de W o M que la convierte en la más llamativa de las dos constelaciones. Están en lo alto del cielo del norte en las noches de noviembre y diciembre.

El mapa del cielo nocturno de Cefeo se muestra con varias constelaciones circundantes, incluidas Cassiopeia, Ursa Major y Ursa Minor.

Ver más grande. | Si no puede ver el Big Dipper, intente usar la distintiva Cassiopeia en forma de W para localizar el Cepheus en forma de casa. El lado abierto de la 'W' mira hacia el 'techo' de Cepheus. Una vez que ubique el 'techo', busque un patrón rectangular de cuatro estrellas conectadas a él. Imagen a través de Stellarium.

Un primer plano de la constelación de Cepheus en un mapa estelar con Delta Cepheid, así como Zeta y Epsilon Cephei.

Ver más grande. | Una vista más grande de Cefeo, que muestra la variable cefeida Delta Cefeida (en el punto de mira) cerca de otras dos estrellas, Zeta y Epsilon Cephei. Delta Cephei muestra aproximadamente un cambio de dos veces en el brillo (0,23 magnitudes visuales) cada 5,366 días, que van desde una magnitud visual de 3,48 en su punto más brillante a 4,37 en su punto más débil. Zeta y Epsilon Cephei son estrellas de comparación útiles para notar cambios en el brillo de Delta Cephei de una noche a la siguiente. Zeta Cephei tiene una magnitud visual de 3,35, que está cerca del brillo máximo de Delta Cephei. Epsilon Cephei tiene una magnitud visual de 4,15, que está cerca del brillo mínimo de Delta Cephei. Imagen a través de Stellarium.

Cómo ver a Delta Cephei variar en brillo

La verdadera respuesta a esa pregunta es: tiempo y paciencia. Pero dos estrellas que se alojan cerca de Delta Cephei en la cúpula del cielo, Epsilon Cephei y Zeta Cephei, coinciden con los extremos bajo y alto de la escala de brillo de Delta Cephei. Ese hecho debería ayudarlo a ver el cambio de Delta Cephei.

Así que mira los gráficos de arriba y localiza las estrellas Epsilon y Zeta Cephei. En su forma más tenue, Delta Cephei es tan tenue como la estrella más débil, Epsilon Cephei. En su punto más brillante, Delta Cephei coincide con el brillo de la estrella más brillante, Zeta Cephei.

¡Divertirse!

Una estrella brillante en el centro, Delta Cephei, con un telón de fondo de estrellas más débiles y tenues nubes interestelares rojas. A la izquierda de la estrella central hay una característica nebulosa rojiza, la Nebulosa del Mago. A la derecha de la estrella hay otra región nebulosa roja más tenue, Sharpless 2-135. A la derecha de Sharpless 2-135 hay una estrella naranja, Zeta Cephei.

Ver más grande| El astrofotógrafo Alan Dyer capturó esta imagen de Delta Cephei (centro), con la Nebulosa del Mago a la izquierda y la nebulosa Sharpless 2-135 a la derecha. La estrella anaranjada en el extremo derecho es Zeta Cephei. Imagen a través de Alan Dyer /AmazingSky.com/Flickr. Usado con permiso.

En pocas palabras: las variables cefeidas son una clase famosa de estrellas, que se utilizan para establecer la escala de distancias del universo. Son útiles de esta manera porque su tasa de pulsaciones de brillo está correlacionada con sus brillos intrínsecos. Entonces podemos ver qué tan brillantes se ven y determinar su distancia. Las estrellas llevan el nombre de Delta Cephei en la constelación de Cepheus, la primera de su tipo en ser identificada, en 1784.