Loading AI tools
כוכב שבהירות נראיתו כפי שהיא נראית מכדור הארץ אינה קבועה מוויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
כוכב משתנה הוא כוכב שבהירות נראיתו כפי שהיא נראית מכדור הארץ אינה קבועה ומשתנה עם הזמן. הסיבה לשינוי יכולה להיות שינויים בעוצמת ההארה של הכוכב או חסימה זמנית של אורו בכיוון כדור הארץ. למעשה כל הכוכבים משתנים ברמה זו או אחרת לאורך זמן חייהם, כך שהמונח מתייחס להשתנוּת על פני פרקי זמן קצרים ביחס לאורך חיי הכוכב, בדרך כלל בין דקות למאות שנים.
על פי התורה האריסטוטלית, היו השמיים קבועים ולא משתנים (למעט תנועת כוכבי הלכת והירח). תורה זו נחשבה כנכונה בתרבות האירופית עד למאה ה-16, למרות שסביר שהיו בעבר אירועים של הופעת כוכבים חדשים והיעלמותם (למשל אירועי סופרנובה 1054 וסופרנובה 1181), אך אלו לא תועדו בתרבות האירופית, למרות שזכו לתעוד בתרבויות אחרות.
בשנת 1572 הופיעה סופרנובה 1572, שהוכרזה על ידי טיכו ברהה ככוכב חדש (נובה), ובשנת 1604 אירעה סופרנובה נוספת. בנוסף לכך, בשנת 1596 זוהה הכוכב אומיקרון בלווייתן בטעות כנובה, אך לאחר שנעלם והופיע מספר פעמים באופן מחזורי הוא זוהה ככוכב המשתנה הראשון.
בשנת 1667 תועד הכוכב המשתנה השני – אלגול (אם כי סביר שדבר השתנותו היה ידוע עוד קודם לכן). מאז תועדו בשביל החלב למעלה מ-40,000 כוכבים משתנים[1] ועוד כ-10,000 בגלקסיות אחרות.
המאפיין הבולט של כוכבים משתנים הוא שינוי הבהירות, אך השינוי בעוצמת הקרינה אינו בהכרח אחיד על פני כל ספקטרום הפליטה של הכוכב. ייתכן, למשל, ששינוי בטמפרטורת הכוכב יביא לגידול בפליטה בתחום ספקטרלי אחד ולהקטנת הפליטה בתחום אחר. שינויים במאפייני הסעת החום בשכבות החיצוניות של הכוכב או שינויים בשקיפות של שכבות אלו יכולים להתאפיין בשינוי בפליטה של תחום ספקטרלי מסוים ולהשאיר תחום אחר כמעט ללא שינוי.
למרות שבאמצעות שימוש בטלסקופ בלבד (ואפילו טלסקופ חובבים) ניתן לזהות את השינויים באורם של כוכבים משתנים רבים ולהעריך את שינויי הבהירות על ידי השוואה לבהירות של כוכבים סמוכים, זיהוי מקצועי של השינויים בבהירותם של כוכבים משתנים נעשה באמצעות מדידת עוצמת האור בתחומים שונים באמצעות ספקטרופוטומטר ומכשירי מדידה נוספים. ביצוע מדידות עוקבות לאורך זמן ורישום הנתונים בגרף יוצר את עקומת הבהירות של הכוכב ומאפשר להבחין במאפייני ההשתנות:
ניתוח ספקטרוסקופי של אור הכוכב מאפשר להבחין בשינויים בספקטרום הנפלט ולהסיק מהם על גורמי ההשתנות:
מצירוף המדידות ניתן בדרך כלל לשער את המנגנון הגורם לשינויים הנצפים באורו של הכוכב וכך למיין את הכוכבים המשתנים על פי סוגם ועל פי מנגנון ההשתנות.
ניתן לסווג את הכוכבים המשתנים על פי פרמטרים שונים:
מקובל לסווג על פי מנגנון ההשתנות לפי הסדר הבא: ההבחנה הראשונה היא בין השתנות כתוצאה משינויים בפליטת האור של הכוכב עצמו ובין השתנות כתוצאה מהסתרת האור על ידי גורם חיצוני. לאחר מכן מבחינים על פי מנגנון השינוי עצמו ולפעמים מחלקים חלוקות משנה על פי הפרטים המדויקים יותר של גורמי ההשתנות ועל פי מאפייני ההשתנות האחרים. שמות הסוגים נגזרים בדרך כלל משמם של הכוכבים המשתנים הראשונים שזוהו כשייכים לסוג זה.
השתנות הבהירות מסיבות חיצוניות נובעת בדרך כלל מהסתרה של אור הכוכב על ידי בן זוג עמום יותר – ליקוי מאורות. עם זאת, קיימים כוכבים שבהירותם אינה אחידה או שצורתם אינה כדורית ולכן בהירותם משתנה כאשר הם מסתובבים סביב צירם.
כוכבים אלו הם למעשה מערכת זוגית בה זוג כוכבים מקיפים זה את זה כך שקו הראייה אל כדור הארץ נמצא במישור הסיבוב. כאשר אחד הכוכבים עובר על פני הכוכב השני הוא מסתיר אותו וגורם לירידה בעוצמת ההארה הכוללת של זוג הכוכבים. גודל השינוי תלוי בהפרש הבהירויות של זוג הכוכבים, בגודלם ובזווית המדויקת בין מישור הסיבוב ובין קו הראייה אל כדור הארץ. השינוי הגדול ביותר בבהירות מתקבל כאשר אחד הכוכבים עמום בהרבה מהשני וגדול ממנו וכן הזווית קטנה מאוד כך שמתקבלת הסתרה מלאה של הכוכב הבהיר על ידי העמום.
סיווג משנה:
כוכבים אלו מאירים בצורה לא אחידה. סיבובם העצמי סביב צירם מביא לשינוי בעוצמת האור כפי שהוא נצפה מכדור הארץ. חוסר האחידות של ההארה יכול לנבוע מסיבות שונות כמו צורה גאומטרית לא סימטרית ביחס לציר הסיבוב או כתוצאה מכך שהקרינה נפלטת בצורה לא אחידה מפני הכוכב.
סיווג משנה:
השתנות הבהירות מסיבות פנימיות נובעת בדרך כלל משינוי במאפייני הכוכב כמו רדיוס, טמפרטורה, שדה מגנטי ואפילו שינוי מסה בעקבות אינטראקציה עם בן זוג. השינויים יכולים לנבוע ישירות משינוי בקצב ההיתוך הגרעיני בכוכב או ממעבר של הכוכב למצב של חוסר שיווי משקל הידרוסטטי.
כוכבים אלו מתנפחים ומתכווצים לסירוגין, חלקם במחזוריות סדירה וחלקם במחזוריות סדירה למחצה כאשר אורך המחזור משתנה מעט מפעם לפעם סביב אורך מחזור ממוצע. השינויים ברדיוס גורמים לשינויים גם בטמפרטורה ולכן יחד עם הבהירות משתנה גם הספקטרום של האור הנפלט מהכוכב.
משתנים קפאידיים הם ענקים או על-ענקים צהובים שיצאו מהסדרה הראשית ושהשינוי ברדיוס ובבהירות נובע משינויים בשכבות ההליום שלהם. ההליום עובר יינון כתוצאה מהקרינה הנפלטת מליבת הכוכב והופך להיות אטום יחסית לקרינה. כתוצאה מכך שכבות ההליום מתנפחות והכוכב מגדיל את רדיוסו עד לנקודה שבה צפיפות הקרינה יורדת והיינון של ההליום פוחת, כך שההליום נהיה שוב שקוף, הקרינה חולפת דרכו ושכבות ההליום מתכווצות חזרה. זמן המחזור של השינוי תלוי ישירות בעוצמת ההארה של הכוכב ולכן ניתן לקבוע את בהירותו המוחלטת של הכוכב (ומכאן גם את מרחקו) על פי זמן המחזור שלו. קיימים סוגים שונים של משתנים קפאידיים (בעלי יחסים מעט שונים של זמן מחזור ובהירות מוחלטת) וההבחנה ביניהם מתבצעת על פי ההבדלים בעקומת הבהירות שלהם:
כוכבים אלו הם בדרך כלל ענקים כחולים שמשתנים מעט בזמני מחזור קצרים. השינוי נובע מחוסר יציבות של השכבות החיצוניות שמתכווצות ומתנפחות מעט. הבהירות המקסימלית מושגת דווקא בזמן ההתכווצות של הכוכב.
סיווג משנה:
כוכבים אלו הם ענקים אדומים או על-ענקים אדומים שמתנפחים ומתכווצים באיטיות לאורך פרקי זמן ארוכים של שבועות, חודשים או שנים. זמני המחזור אינם תמיד קבועים כך שכל מחזור של התנפחות והתכווצות יכול להיות בעל אורך שונה.
סיווג משנה:
כוכבים אלו הם על-ענקים צהובים מסוג F או G שמתנפחים ומתכווצים באופן מחזורי ובהירותם יורדת פעמיים בכל מחזור, פעם אחת מעט ופעם שנייה הרבה ביחס לבהירות הממוצעת. כאשר הבהירות יורדת, משתנה גם הסיווג הספקטרלי של הכוכבים ל-K או ל-M, כלומר הסיבה העיקרית לשינוי הבהירות הוא ירידה ניכרת בטמפרטורה של פני הכוכב. זמן המחזור נע בין 30 ל-100 ימים וירידה בבהירות היא סביב 4 דרגות. בחלק מהכוכבים מסוג זה משתנה גם הבהירות הממוצעת במחזוריות איטית יותר של מספר שנים.
כוכבים אלו הם על-ענקים לבנים או כחולים שמשתנים בכעשירית דרגת בהירות במחזוריות של מספר ימים עד מספר שבועות. לעיתים קיימים במקביל מספר מחזורי שינוי זה על גבי זה כך שההשתנות נראית חסרת סדירות.
אלו ננסים לבנים שבהירותם משתנה ממספר אלפיות ועד מספר עשיריות של דרגת בהירות במחזוריות של מספר דקות ועד שעות ספורות. השינויים נובעים מגלים סייסמיים בחומר של הננס הלבן. מבצעים סיווג משנה של הננסים על פי הרכב האטמוספירה שלהם.
בהירות השמש משתנה מעט מאוד במחזוריות סביב 5 דקות כתוצאה מגלים סייסמיים המשפיעים על הסעת החום בשכבותיה החיצוניות. שינויים דומים הובחנו בכוכבים נוספים.
בכוכבים אלו הבהירות גדלה באופן פתאומי וחד. השינוי נובע מזריקת חומר החוצה או מהתנגשויות של ענני אבק וגז המקיפים את הכוכבים.
אלו כוכבים בשלבי היווצרות מענן של אבק וגז. כוכבים אלו נמצאים בתוך ערפיליות ומוקפים בדרך כלל בדיסקת ספיחה בה מתרחשות התנגשויות של ענני גז הנעים במהירויות גבוהות וכתוצאה מההתנגשויות מתחמם הגז ופולט קרינה חזקה.
סיווג משנה:
כוכבי הסדרה הראשית אינם מתפרצים בדרך כלל, אבל יש יוצאים מן הכלל, שכאשר הם מעיפים חומר לחלל בהירותם משתנה:
ענקים ועל-ענקים מאבדים כמויות גדולות של חומר לחלל וכאשר עננים גדולים של גז לוהט נפלטים במהירויות גבוהות מתקבלת עליה בבהירות.
סיווג משנה:
כוכבים אלו שייכים למערכות כפולות שבהן כוכב אחד הוא ננס לבן והשני הוא בשלבי מעבר לענק אדום. הננס סופח אליו מהענק חומר הנדחס ומתחמם על פניו של הננס וכאשר הלחץ והטמפרטורה חוצים סף מסוים מתרחשת תגובה גרעינית מהירה וחזקה במיוחד הנקראת "הבזק מימן" שמלווה בפליטת קרינה חזקה עד פי מיליון מעוצמת ההארה הרגילה. לאחר הפיצוץ צבירת החומר מתחילה מחדש. זמן המחזור הוא מ-1,000 שנים ועד ל-100,000 שנים, אבל קיימות מספר נובות בעלות זמן מחזור של עשרות שנים בלבד.
קיימות גם נובות ננסיות שבהן, כנראה, מקור האנרגיה הוא אנרגיה כבידתית של חומר המצטבר בדיסקת ספיחה סביב הננס הלבן וכאשר היא גודל הדיסקה חוצה סף מסוים הדיסקה קורסת על הננס הלבן תוך התחממות מהירה של הגז ועליה של הבהירות פי 10 עד פי 100 מהבהירות הרגילה.
אירועים דמויי נובה יכולים לקרות גם כאשר הכוכב הסופח הוא כוכב נייטרונים ואז רוב הקרינה הנפלטת תהיה קרינת X או כאשר הכוכב הסופח הוא כוכב כחול שסביבו נוצרת דיסקת ספיחה וקריסתה יוצרת עליה בבהירות של עד 4 דרגות.
כוכבים אלו שייכים גם כן למערכות כפולות שבהן שני הכוכבים הם כוכבי הסדרה הראשית או ענקים שהמרחק ביניהם קטן כך שהכוכבים נוגעים זה בזה והמרחק ביניהם קטן עד להתמזגותם. כתוצאה מההתמזגות הגוף המאוחד גדל מאוד ומתקרר כך שעוצמת ההארה עולה בחדות עד לפי 10,000 מהבהירות המקורית, אך בשל הטמפרטורה הנמוכה הקרינה היא בעיקר בתחום האדום והתת-אדום. לאחר ההתפרצות, הקרינה הולכת ודועכת באיטיות לאורך שבועות או חודשים עם התכווצותו של הכוכב המאוחד בחזרה.
סופרנובה היא ההשתנות הדרמטית ביותר בבהירות של כוכב. השינוי בבהירות יכול להגיע ל-20 דרגות והכוכב יכול למשך זמן קצר לפלוט קרינה כמו גלקסיה שלמה. סופרנובה נוצרת כאשר ננס לבן צובר חומר אל מעבר לגבול צ'נדראסקאר או כאשר ליבת כוכב מסיבי קורסת כאשר תהליכי ההיתוך הגרעיני והכוחות הבין-אטומיים לא יכולים לעצור את כח הכבידה העצמי של הכוכב. במצב כזה ליבת הכוכב קורסת תוך חלקיק שנייה וגורמת לפיצוץ שפולט כמויות עצומות של אנרגיה ומעיף את שכבותיו החיצוניות של הכוכב במהירויות של אלפי ק"מ לשנייה. הבהירות העצומה של הסופרנובה נמשכת מספר חודשים והיא יורדת בהדרגה עם התקררות והתפשטות ענני הגז שהועפו בפיצוץ עד להיעלמותה.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.