כוכבים משתנים ופועמים

באופן כללי ניתן לומר כי כוכב מסווג כ"משתנה" כאשר הבהירות הנראית שלו משתנה כתלות בזמן.
במאמר זה יוצגו הסוגים העיקריים של הכוכבים המשתנים וכן מידע בנוגע למדידות פוטומטריות של כוכבים אלו.

השינוי בבהירות יכול להגרם משינויים פנימיים של כמות האנרגיה הכוללת הנפלטת על-ידי הכוכב, או מגורמים חיצוניים, כגון כוכב שני המסתיר לצופה את הכוכב הראשון.
קיומם של הכוכבים המשתנים ידוע במשך כמעט ארבע מאות שנה. המקרה המתועד הראשון היה בשנת 1638, כאשר התגלה כוכב בשם מירה שהינו כוכב פועם (Pulsate) במחזור קבוע של 11 חודש.
כיום ידועים מעל 65,000 כוכבים משתנים, הגוף גדול ביותר האחראי על ניטור ואיסוף מידע בנושא נקרא בשם AAVSO.

השיטה הנפוצה ביותר של חקר כוכבים משתנים הינה מדידת בהירותם לאורך פרק זמן כלשהו, והצגת מדידות אלה בגרף. התוצאה ידועה בשם עקומת-אור (Light curve), ומשמשת כדי להציג באופן גרפי את שינוי בהירות הכוכב המשתנה כתלות בזמן. קיימים סוגים שונים ורבים של כוכבים משתנים, במאמר זה נציג ארבעה מהם.

משתנה קפאידי

אחד הסוגים החשובים ביותר של כוכבים משתנים הוא המשתנה דלתא בקבוצת הכוכבים קפאוס (Delta Cephei), המכונה בדרך כלל גם בשם 'משתנה קפאידי'. אלו הם כוכבים מסוג ענק צהוב אשר משנים בהירותם על פני פרקי זמן קבועים מאוד. הם מתנפחים ומתכווצים באופן קבוע, ובהתאם לכך משתנה גם בהירותם.

משך זמן המחזור של המשתנים הפועמים נוטה להתפרש על פני תקופות זמן קצרות יחסית (בין ימים לשבועות), והם בעלי חשיבות גדולה מכיוןן שמחזור בהירותם קשור ישירות לבהירות המוחלטת של הכוכב.

קשר גומלין זה, המכונה גם בשם קשר 'מחזור-בהירות' , מאפשר לנו לחשב את מרחקם של הכוכבים (2) מהצופה. קשר זה שימש בשנות ה-20 למדידת המרחק אל "ערפילית הספירלה". לימים הסתבר כי זו למעשה גלקסיה ספיראלית הרחוקה מכדור הארץ מרחק רב, ולא ענן חומר קרוב במצב צבירה גז, כפי שחשבו בתחילה.
- עוד בנושא : גלקסיות וערפיליות, נרות סטנדרטיים ומדידת מרחקים בחלל.

המנגנון שככל הנראה גורם לנ"ל הינו שכבה של גז (הליום), המקיפה את הכוכב וחוסמת את 'מעבר' האנרגיה מהכוכב. זאת גורם לו להתנפח מעט, ובכך להגדיל גם את בהירותו. בשלב מסוים שכבת הגז מאפשרת לאנרגיה לעבור דרכה, ואז מתחיל הכוכב להתכווץ בשנית. התהליך חוזר על עצמו באופן מחזורי.

Cephei_variable איור: עקומת-אור של כוכב קפאידי / משתנה. AAVSO

כוכבים משתנים מסוג RR Lyrae

כוכבים אלה דומים למשתנים הפועמים אך הם חיוורים בהרבה, ומופיעים בדרך כלל בצבירי כוכבים כדוריים. מכיוון שגם בסוג זה של משתנים קיים קשר 'המחזור-בהירות' ניתן למדוד את המרחק לצבירי הכוכבים המכילים אותם בדיוק גבוה למדי. הבהירות שלהם משתנה בטווח ה-20% ולעיתים עד כ-500%, משך זמן המחזור נע בין שעות ספורות ועד לכדי יום או יומיים. הם נוטים להיות מסוג ספקטראלי A.

סרט : כוכבים משתנים בצביר הכוכבים M3, במהלך שני לילות. צולם ע"י טלסקופ האינטרנט של מצפה הכוכבים ברקת

כוכבים משתנים מסוג Mira

כוכבים "קרים" יחסית, אשר משנים בהירותם באופן דרמטי למדי.
בהירותם משתנה בטווח הנע בין חמש פעמים פעמים ל-30,000 במשך תקופה הנפרסת על פני חודשים רבים. המנגנון מאחורי שינוי זה הינו דומה לזה של המשתנה הקפאידי, אלא ששכבת הגז המקיפה את הכוכב מורכבת ממימן. מחזורי עקומת-הבהירות נשארים קבועים במשך תקופות זמן ארוכות.

mira_variable תמונה : עקומת-אור של כוכב משתנה מסוג Mira. AAVSO

כוכב כפול-לוקה

סוג מעניין נוסף של כוכבים משתנים הינו הכוכב הלוקה. זוהי למעשה מערכת המכילה שני כוכבים, כאשר מישור מסלול ההקפה שלהם נמצא בקו הראייה שלנו.
פירוש הדבר הוא שאחד משני הכוכבים חוסם לעיתים, חלק מאורו של הכוכב השני, בנקודה מסוימת במהלך מסלולו.
כתוצאה מכך, אנו מקבלים עקומת אור מחזורית עקב ליקויי שני הכוכבים, שהינה משתנה בהתאם לגודלו ובהירותו של הכוכב הלוקה.
זמן המחזור נע בין מספר דקות לכמה שנים

.
eclipse_variable תמונה : עקומת-אור של כוכב משתנה לוקה. AAVSO

הרחבה

- פוטומטריה של כוכבים
- מציאת כוכבי לכת באמצעות עקומות אור
- חיפוש וחקר אסטרואידים על ידי תלמידים
- ערפיליות
- רשימת כוכבים כפולים הניתנים לצפייה באמצעות טלסקופ