Delta Cephei – een beroemde veranderlijke ster

Cepheus met de namen van de sterren
Cepheus met de namen van de sterren

Delta – δ – Cephei verdubbelt iedere 5,36 dagen in helderheid en helpt daarmee bij het bepalen van afstanden in ons sterrenstelsel en in het heelal.

Delta Cephei bevindt zich in de zuidoostelijke hoek van het huisvormige sterrenbeeld Cepheus. Met de gelijkheid van een klok verdubbelt de helderheid van deze relatief zwakke ster met een periode van 5,36 dagen. De volledige cyclus is met het blote oog zichtbaar onder een donkere sterrenhemel. Deze ster is het prototype van een klasse van veranderlijke sterren die dienen als een belangrijke standaardkaars voor het bepalen van de grootte van ons sterrenstelsel en het heelal.

Delta Cephei neemt een belangrijke plaats in de geschiedenis van de astronomie in. Een complete klasse van superreuzen, die we Cepheïden veranderlijken noemen, zijn vernoemd naar naar deze ster.

Net zoals Delta Cephei veranderen Cepheïden met regelmatige intervallen van helderheid. Afhankelijk van de intrinsieke helderheid van de ster varieert deze periode varieert van ongeveer één dag tot ongeveer 100 dagen. Astronomen hebben geleerd dat hoe langer de cyclus is, hoe groter de intrinsieke helderheid van de ster is. Die kennis levert een krachtig instrument op in de astronomie.

Hoe helpen Cepheiden bij het bepalen van kosmische afstanden?

Omdat Delta Cephei en andere sterren van zijn klasse zo betrouwbaar in helderheid variëren, en omdat hun helderheidscyclus sterk is verbonden met hun intrinsieke helderheid, kunnen deze sterren gebruikt worden voor het bepalen van afstanden in de ruimte. Astronomen noemen objecten die op deze manier gebruikt kunnen worden “standaard kaarsen”.

Hoe werkt het?

Eerst worden heel nauwkeurig de verhoudingen van de pulsaties van de sterren gemeten. Slechts een paar Cepheïden zijn dicht genoeg bij rechtstreeks m.b.v. parallax-metingen de afstand te bepalen. Echter, de afstand van Cepheïden in nabije sterrenhopen is indirect bepaald door middel van spectroscopische technieken (soms verkeerd aangeduid als de spectroscopische parallax). Na het bestuderen van de pulsaties van veel Cepheïden en het kennen van hun benaderde afstand is bekend hoe helder een Cepheïde met een bepaalde intrinsieke helderheid zou zijn op een bepaalde afstand van de Aarde.

Met behulp van deze kennis bestuderen astronomen de pulsaties van dit soort sterren ver weg van ons. Ze kunnen de intrinsieke helderheid van de ster afleiden uit de verhouding van de pulsaties van de ster en ze kunnen de afstand tot de ster afleiden uit de schijnbare helderheid. Omdat de helderheid van het licht afneemt volgens de kwadratenwet weten astronomen dat de intrinsieke helderheid van een overeenkomt met 1/16-de op 4 * de afstand, 1/64-ste op 8 * de afstand of 1/1000-ste op 10 * de afstand.

de lichtcurve van Delta Cephei
Deze grafiek wordt door astronomen een lichtcurve genoemd. Het is de lichtcurve van Delta Cephei die met de nauwkeurigheid van een klok met een periode van 5.366341 dagen in helderheid toeneemt en weer afzwakt.

Waarom variëren deze sterren eigenlijk in helderheid? Men denkt dat de variaties in helderheid worden veroorzaakt door pulsaties als de ster uitzet en weer inkrimpt.

Cepheïde veranderlijke sterren kunnen tot een afstand van ongeveer 20 miljoen lichtjaar worden gezien. Het meest nabije sterrenstelsel bevindt zich op een afstand van ongeveer 2 miljoen lichtjaar en de meest verre sterrenstelsels bevinden zich op miljarden lichtjaren afstand. Deze sterren kunnen dus niet gebruikt worden voor het bepalen van zeer grote afstanden maar sinds astronomen veel meer weten over hun pulsaties zijn het voor de astronomie wel zeer belangrijke sterren geworden.

De astronome Henrietta Leavitt ontdekte in 1912 de Cepheïde veranderlijke sterren. In 1923 gebruikte de astronoom Edwin Hubble (naar hem is de Hubble telescoop vernoemd) Cepheïde veranderlijke sterren om te bepalen dat de zogenoemde Andromedanevel in feite een reusachtig sterrenstelsel is dat zich ver voorbij ons eigen sterrenstelsel bevindt. Deze kennis verloste ons van de grenzen van een enkel sterrenstelsel en gaf ons het onmetelijke heelal dat we nu kennen.

Hoe kan ik Delta Cephei waarnemen?

Delta Cephei is een circumpolaire ster die in onze contreien dus nooit onder de horizon verdwijnt.

De ster is het beste in de herfst en de winter waar te nemen want dan staat de ster hoog boven de horizon. Met behulp van de Grote Beer kan je Cepheus vinden. Gebruik eerst de grote Beer om de Poolster te vinden en trek deze lijn door naar Cepheus.

Cepheus bevindt zich dicht bij zijn vrouw, het sterrenbeeld Cassiopeia. Dit sterrenbeeld heeft de vorm van een W of een M. Beide sterrenbeelden bevinden zich in november en december hoog aan de hemel.

Cepheus - IAU-kaart
IAU-kaart van het sterrenbeeld Cepheus

Hoe kan ik de helderheidsveranderingen van Delta Cephei waarnemen?

In de eerste plaats heb je voldoende tijd en veel geduld nodig. In de buurt van Delta Cephei bevinden zich de sterren Epsilon Cephei en Zèta Cephei en deze twee sterren vormen qua helderheid de grenzen van Delta Cephei. Door Delta Cephei met deze twee sterren te vergelijken kan je de helderheidsverandering volgen.

Delta Cephei
Delta Cephei samen met Epsilon Cephei en Zeta Cephei

Neem er het kaartje bij en zoek de sterren Epsilon (ε Cephei) en Zèta – ζ – Cephei op. Als Delta – δ – Cephei op zijn zwakst is dan is de ster net zo helder als Epsilon Cephei en is Delta Cephei op zijn helderst dan is de ster even helder als Zèta Cephei.

 

Eerste publicatie: