Miért pulzálnak a Cefeidák?

Az előző videóban megtanultuk, hogy van a csillagoknak egy csoportja, amiket Cefeida-típusú változóknak nevezünk. Ezek hatalmas csillagok, akár 30 000-szer is fényesebbek, mint a Nap, a tömegük pedig akár 20-szorosa is lehet a Nap tömegének. Az egyik különlegességük az, hogy olyan nagyok és fényesek, hogy nagyon messziről is láthatjuk őket. És ami még ennél is érdekesebb, hogy változók, hogy pulzálnak. És mivel a pulzálásuk összefügg a tényleges fényerejükkel, ha látsz egy cefeida változócsillagot egy távoli galaxisban, tudod, hogy milyen lenne a valódi fényessége, ha valahogy ott lennél a csillagnál, mert tudod, látod, hogy milyen periódussal pulzál. És ha ismered az aktuális luminozitását, és tudod, hogy ez nyilvánvalóan látszólagos fényerő, akkor tudod, hogy mennyivel látszik halványabbnak. És minél halványabb, mint a valódi állapota, tudod, hogy annál messzebb van. Szóval ez a valódi értékük. Ebben a videóban megpróbálom elmagyarázni, hogy miért változnak, miért pulzálnak. És ehhez el fogunk gondolkodni az egyszeresen és kétszeresen ionizált héliumon. Csak ismétlésképpen: a héliumnak, a semleges héliumnak, a semleges héliumatomnak két protonja, két protonja és két neutronja, két neutronja és még két elektronja van. Ez az ábra nyilvánvalóan nem méretarányos. Tehát ez itt a semleges hélium. Na most, egyszeresen ionizált héliumatomod lesz, ha elveszed az egyik elektront. Ilyenfajta dolgok a csillagokban történnek – ha nagyon meleg van, könnyebb ionizálni a dolgokat. Tehát az egyszeresen ionizált hélium így fog kinézni. Ugyanazok a nukleonok lesznek, két proton, két neutron. Az egyik elektront elvettük, most már csak egy elektron van. És a töltése most már pozitív. Tehát itt – hadd csináljam másik színnel – ennek a héliumnak most már van töltése, plusz 1-et írhatunk ide, de ha csak egy pluszt írsz, hallgatólagosan az is azt jelenti, hogy 1 pozitív töltése van. Ugyanakkor a hélium lehet kétszeresen ionizált is, ha a környezet elég forró. A hélium lehet kétszeresen ionizált, a kétszeresen ionizált hélium lényegében mindkét elektronjától megszabadult. Utána valójában ez már csak egy hélium atommag. Ez valójában csak egy hélium atommag. Ez itt egy kétszeresen ionizált hélium. Az előbb azt mondtam, hogy ehhez forróbb környezet kell. Forróbbnak kell lennie a környezetnek ahhoz, hogy meg tudjon szabadulni mindkettőtől, ez az elektron nagyon nem akar elmenni. Eltávolítani egy elektront valamiről, ami már eleve pozitív, nehezen megy, nagyon nagy nyomás és hőmérséklet kell hozzá. Ez hidegebb – minden relatív, a csillagok belsejéről beszélünk. Tehát tudod, hogy ez forró, ez a része a csillagnak forróbb, szemben a csillag hidegebb részeivel. Feltételezem, hogy úgy gondolsz erre, hogy ez is nagyon forró környezet a hagyományos, mindennapi mércénk szerint. Na most, a másik dolog a kétszeresen ionizált héliummal kapcsolatban az, hogy ez átlátszatlan, ami azt jelenti, hogy nem engedi át a fényt, lényegében elnyeli a fényt. Átlátszatlan, elnyeli a fényt, elnyeli a fényt. Vagy másképpen: elnyeli a fény energiáját, és ez az energia még forróbbá teszi. Tehát ezen el lehet gondolkodni. Az egyszeresen ionizált hélium átlátszóbb. Ez átlátszóbb. Átlátszóbb, átengedi a fényt, így nem forrósítják fel annyira a fotonok, amelyek valahogy a közelébe mennek, vagy keresztülmennek rajta, vagy akármi. Ez átengedi a fotonokat, ezt pedig lényegében felmelegítik a fotonok, felmelegítik az iont. Gondoljuk végig, hogy okozhatja ez a Cefeida-típusú változók pulzálását! Tehát feltételezzük, hogy a cefeidáknak elég nagy mennyiségű ilyen ionjuk van, amikor a cefeida halvány – hadd rajzoljak ide egy halvány cefeidát, rajzolok egy ilyet, halvány színnel rajzolom, tehát ez itt egy halvány Cefeida-típusú változó –, halvány állapotban van, ilyen halvány állapotban van, nagyon sok kétszeresen ionizált hélium, nagyon sok kétszeresen ionizált hélium van a csillagban, legalábbis a csillag külső felületén. Kétszeresen ionizált hélium, ez tehát nem enged át sok fényt. Ez tehát a cefeida pulzálásának a halvány szakasza. Mivel a kétszeresen ionizált hélium átlátszatlan, elnyeli a fényt, a csillag melegszik, melegszik, melegszik. És mivel melegszik, emiatt a csillag tágul. Mivel melegszik, egyre több energiája lesz, és a csillag tágulni fog. A csillag tágulni fog. És ahogy a csillag tágul, a kétszeresen ionizált hélium miatt egyre melegszik. Most mi fog történni? Minél távolabb vagyunk a csillag magjától, annál hidegebb lesz. Tehát kitágult, mert felmelegedett, de aztán, mivel kitágult, a csillag külső rétegei hidegebbé válnak. És mivel hidegebbek, a hélium már nem lesz kétszeresen ionizált, elkezd befogni egy pár... elkezdi befogni az elektronokat, minden héliumatom befoghat egy elektront a plazmából – mondhatjuk, hogy egyszeresen ionizált hélium jön létre. Tehát most már egyszeresen ionizált héliumunk van. Egyszeresen ionizált héliumunk van. Ekkor a csillag átlátszóbbá válik, több fényt fog átengedni, így ez a pulzálás fényes szakasza. Több fényt fog átengedni, így fényes lesz. A csillag fényes. De mi történik most? Mivel a fényt már nem nyeli el a hélium úgy, mint amikor kétszeresen ionizált volt, most már a fény nagy részét átengedi, vagyis sokkal több fényt átenged, most már nem melegszik annyira, így nem lesz annyi mozgási energiája, hogy valahogy folyamatosan kitolódjon, hogy kifelé haladjon, és így visszahúzódik a csillagba, így tehát ez le fog hűlni, és visszahúzódik. És amikor összehúzódik, mi fog történni? Amikor összehúzódik, amikor ezek a héliumatomok közelebb kerülnek a csillag középpontjához, a csillag magjához, ismét elkezdenek melegedni, mert közelebb vannak a maghoz, és ahogy melegszenek, elkezdenek, elkezdenek kétszeresen ionizálódni. És akkor ismét kétszeresen ionizált héliumunk lesz. Kétszeresen ionizált, és utána a ciklus újraindul, most átlátszatlan, több energiát fog elnyelni, emiatt több kinetikus energiája lesz, és kitágul, ha kitágul, megint le fog hűlni, és átlátszó lesz és fényes. Szóval ez a jelenlegi legjobb elképzelés arról, hogy a Cefeida-típusú csillagok miért változók. Ez az egész elképzelés a kétszeresen ionizált héliumról, szemben az egyszeresen ionizált héliummal a csillag külső rétegeiben.