***** Hvordan studere variable stjerner. *****
Ved Bjørn H. Granslo.
[Dette er et sammendrag av et foredrag som ble holdt 29. oktober i
forbindelse med foreningen Deep Sky Explorations stjernetreff 2005.]
*** Innledning. ***
Variable eller lysforanderlige stjerner er blitt studert i flere hundre
år. Den første dokumenterte oppdagelsen av en variabel stjerne (utenom
novaer og supernovaer) var i 1596 av den langperiodiske stjernen Mira
Ceti. Forandrerlige stjerner har hatt stor betydning i vår forståelse
av universet, det være seg som avstandsindikatorer, samt at de har gitt
og fortsatt gir informasjon om stjerners masser, diametre, indre
oppbygning og livsløp.
*** Motivasjon. ***
Det å observere og ellers studere variable stjerner er interessant av
flere grunner. Slike studier kan ha en betydelig vitenskaplig og
pedagogisk nytteverdi, man kan utlede mye informasjon om de objektene
man studerer og under dette arbeidet kan man lære mye om hvordan man
håndterer "virkelige" data. Siden det i mange tilfeller bare stilles
beskjedne krav til astronomisk utstyr og faglig bakgrunn er dette et
ypperlig arbeidsfelt for hobbyastronomer. For mange spiller også
opplevelsesaspektet en stor rolle. Det finnes f.eks. variable stjerner
som kan oppvise dramatiske og tildels uforutsigbare lysvariasjoner over
kort tidsskala (fra timer og ned til sekunder).
*** Typer av variable stjerner. ***
I dag kjenner man titusenvis av variable stjerner. De er av mange
typer, men mange av stjernene faller inn i noen få hovedgrupper.
(1) Formørkelsesvariable. Dette er dobbeltstjerner som varierer ved at
den ene stjernen periodevis dekker (formørker) den andre. To slike
objekter er Algol i Perseus og Beta i Lyren. Ved å studere slike
systemer er det i prinsippet mulig å utlede bl.a. diametre og
masser til enkeltstjernene.
(2) Pulserende stjerner. Her har vi enkeltstjerner som varierer mer
eller mindre periodisk pga. pulsasjoner i stjernen. Innen denne
kategorien har man bl.a. langperiodiske mirastjerner, klassiske
cepheider og dvergcepheider. Cepheidene kan brukes som
"avstandsmålere" bl.a. pga. en klar sammenheng mellom periode og
virkelig (absolutt) lysstyrke.
(3) Kataklysmiske variable. Dette omfatter ofte trange dobbeltsystemer
hvor det foregår masseoverføring fra den kjølige komponenten og
til en skive rundt den varme stjernen. Denne skiven blir oppvarmet
og resultatet kan bli en midlertidig lysøkning som gjentar seg
med kortere eller lengre tidsrom (dvergnovaer og novaer).
Supernovaer oppviser svært kraftige utbrudd som resultat av en
indre kollaps av massive stjerner. De kan sees og brukes som
avstandsindikatorer til store avstander i universet, men noen
supernova er ikke med sikkerhet sett i vår galakse siden 1604.
Felles for objektene i kategori (2) og (3) er at det dreier seg om godt
utviklete og forholdsvis gamle stjerner og stjernesystemer. Det finnes
naturligvis også yngre stjerner som er variable, men heldigvis for oss
har Solen vært en meget stabil stjerne og er fortsatt ventet å være
det i lang tid.
*** Observasjoner av variable stjerner. ***
Det er mest aktuelt med lysstyrkemålinger av variable stjerner. Dette
kan gjøres visuelt med øyet som lysdetektor eller med en elektronisk
"lyssamler" (fotoelektrisk fotometer eller CCD-kamera). Visuelle
observasjoner er forholdsvis enkle å utføre men er begrenset av øyets
lysfølsomhet og evne til å skille små lysstyrkeforskjeller. Med CCD kan
man måle nøyaktigere og registrere svakere objekter men her stilles det
større krav til utrustning og observatørens kompetanse. Felles er det
dog at man til et tidspunkt fastlegger lysstyrken til en variabel
stjerne i et gitt lysstyrkesystem. Avhengig av formålet kan disse
lysstyrkene fastlegges relativt eller absolutt som f.eks. V-magnituder.
Gode observasjoner er imidlertid betinget av gode observasjonsrutiner
og gode data for sammenligningsstjerner og andre referanseobjekter.
Blant stjernene som kan sees uten kikkert er det en håndfull som
oppviser tydlige lysvariasjoner, mens det er hundrevis som kan
observeres gjennom mindre amatørteleskoper.
*** Bruk av lysstyrkemålinger. ***
Når man har samlet en serie lysmålinger av variabel stjerne kan
resultatet presenteres grafisk som en såkalt lyskurve der lysstyrken
er gitt som funksjon av tiden. For stjerner som varierer syklisk kan
man fastlegge størrelsen på lysvariasjonene (amplituden), samt perioden
fra f.eks. tidspunkter for lysmaksimum. Hos objekter med mer
kompliserte variasjoner (med flere perioder) kan enkeltsvingningene
finnes vha. matematiske teknikker som fourieranalyse. Sammen med mer
utfyllende observasjoner, f.eks. CCD-fotometri med flere filtre og
spektroskopi, kan man utlede fysisk informasjon (f.eks. temperatur) om
stjernen eller stjernesystemet.
*** Oppsummering. ***
Amatørastronomer har i lang tid ytet store bidrag i studiet av de
variable stjernene. Dette omfatter oppdagelser av supernovaer, novaer
og andre variable stjerner, samt det å bidra med oppfølgende studier.
Med den store teknologiske utviklingen de senere årene kan amatører nå
bidra på områder som tidligere var forbeholdt profesjonelle astronomer
med meget store teleskoper. Amatører har levert data av data av høy
kvalitet på typer av objekter som bare har vært kjent de siste årene.
Dette omfatter registrering av optisk etterglød etter gammaglimt (som
resultat av ekstremt krafige eksplosjoner i universet) og deteksjon av
ekstrasolare planeter gjennom passasjer foran moderstjernen. Også her
til lands har amatører bidratt innen alle de nevnte feltene.
Hobbyastronomer vil utvilsomt fortsatt være viktige aktører innen
variable stjerneastronomien i lang tid fremover.