Een Cepheïde is een type veranderlijke ster waarvan de helderheid regelmatig en voorspelbaar op en neer gaat. Het zijn pulserende reuzensterren die periodiek uitzetten en weer samentrekken. Daarbij wordt de ster afwisselend groter en kleiner, en verandert ook de temperatuur van het oppervlak. Het gevolg: de ster wordt afwisselend helderder en zwakker in een prachtig ritme. De naam komt van de ster δ Cephei (Delta Cephei) in het sterrenbeeld Cepheus, de eerste ster van dit type die in de 18e eeuw werd geïdentificeerd.
Het bijzondere aan Cepheïden is dat er een rechtstreekse relatie bestaat tussen de periode van hun pulsaties en hun absolute helderheid (oftewel hun werkelijke lichtkracht). Hoe langer de periode van de variatie, hoe helderder de ster in werkelijkheid is. Deze relatie werd in 1908 ontdekt door de Amerikaanse astronome Henrietta Swan Leavitt, toen ze veranderlijke sterren bestudeerde in de Kleine Magelhaense Wolk. Dit was een revolutionaire ontdekking: voor het eerst konden astronomen de afstand tot sterrenstelsels buiten onze Melkweg meten. Cepheïden werden zo de eerste betrouwbare kosmische afstandsindicator.
Hoe werken die pulsaties?
De regelmatige helderheidswisselingen van Cepheïden worden veroorzaakt door een fysisch mechanisme dat bekendstaat als het “klepmechanisme” (of het Eddington-mechanisme). In bepaalde lagen van de ster is veel helium aanwezig. Als dat helium wordt geïoniseerd (door de hitte van de ster), verandert het van doorzichtig naar ondoorzichtig. Daardoor blijft warmte gevangen, waardoor de ster uitzet. Tijdens die uitzetting koelt de ster weer af, het helium wordt weer doorzichtig en de warmte ontsnapt. Vervolgens krimpt de ster, waarna de cyclus opnieuw begint. Zo ontstaat een soort natuurlijke “ademhaling” van de ster, een regelmatige puls die dagen tot weken kan duren.
Waarom zijn Cepheïden belangrijk?
- Meten van afstanden
Dankzij Cepheïden kon de astronoom Edwin Hubble in de jaren 1920 aantonen dat de Andromedanevel (nu bekend als het Andromedastelsel) niet zomaar een gaswolk in onze Melkweg was, maar een heel ander sterrenstelsel op miljoenen lichtjaren afstand. Dit betekende dat ons universum veel groter was dan gedacht. - Uitbreiding van het universum
Door Cepheïden in verre sterrenstelsels te observeren, kon Hubble ook vaststellen dat sterrenstelsels zich van ons verwijderen, bewijs dat het heelal uitdijt. - Kalibratie van de kosmische afstandsladder
Cepheïden zijn nog steeds onmisbaar. Astronomen gebruiken ze als de eerste “treden” op de kosmische afstandsladder: van parallaxmetingen in onze eigen Melkweg, via Cepheïden in nabije stelsels, tot supernova’s in verre stelsels. Samen geven ze ons een meetlat voor het hele universum.
Cepheïden spelen nog steeds een hoofdrol in hedendaags kosmologisch onderzoek, vooral bij het bepalen van de Hubbleconstante, de snelheid waarmee het heelal uitdijt. Dit onderwerp is extra spannend omdat er momenteel een groot wetenschappelijk debat gaande is over de precieze waarde ervan.
Enkele voorbeelden van Cepheïden
- δ Cephei (Delta Cephei): de oertype Cepheïde, ongeveer 887 lichtjaar van ons verwijderd. Hij varieert in helderheid met een periode van ongeveer 5 dagen.
- Polaris (de Poolster): onze beroemde noordelijke hemelwijzer is ook een Cepheïde! Zijn helderheid varieert subtiel met een periode van ongeveer 4 dagen.
- RS Puppis: een van de helderste en meest spectaculaire Cepheïden in onze Melkweg. Hij is 200 keer groter dan de zon en omringd door een reflectienevel die prachtig meepulseert met de ster.
De lichtkromme van de Cepheïde V810 Centauri.
