متغير قيفاوي كلاسيكي

مخطط هيرتزبرانغ-رسل للنجوم يظهر مواقع أنواع النجوم المتغيرة.

أو القيفاويات الكلاسيكية، وتسمى أيضاً (قيفاويات الجمهرة الأولى، قيفاويات من النوع الأول، متغيرات دلتا قيفاوس، متغيرات دلتا الملتهب)، نوع من النجوم القيفاوية المتغيرة ومن نجوم الجمهرة الأولى، تطلق نبضات إشعاعية في فترات زمنية منتظمة تتراوح بين عدة أيام إلى عدة أسابيع وأقدار متغيرة من عدة عشرات وحتى القدر الثاني.

توجد علاقة وثيقة معروفة بين نورانية المتغيرات القيفاوية وزمن النبضة، مما يجعل من هذه النجوم شموع قياسية تستعمل في تحديد الأبعاد والمسافات داخل وخارج المجرة، كما أن نتائج مراقبة تلسكوب هابل للمتغيرات القيفاوية قدمت محددات أكثر ثباتاً لقانون هابل، وتستعمل هذه المتغيرات لتفسير الكثير من خصائص المجرة منها التركيب الحلزوني المحلي بالإضافة إلى إرتفاع الشمس فوق المستوى المجري.

تم التعرف على حوالي 800 متغير قيفاوي كلاسيكي في مجرة درب التبانة ويتوقع أن عددها يصل إلى 6000 في كافة أنحاء المجرة، كما توجد عدة آلاف منها معروفة في سحب ماجلان، وأكثر في المجرات الأخرى، حتى أن تلسكوب هابل تمكن من تحديد بعضها في مجرة NGC4603 التي تقع على بعد 100 مليون سنة ضوئية.

الخصائص

مخطط يظهر مسار تطور نجم كتلته قالب:كتلة شمسية.

تتراوح كتلة نجوم المتغيرات القيفاوية الكلاسيكية من 4-20 كتلة شمسية، ونورانية بين 1000-50000 ضعف نورانية الشمس (في نجم قالب:وإو وصل السطوع إلى 200000 ضعف على غير المعتاد)، وطيفياً تصنيفها يتراوح بين عمالقة ساطعة أو عمالقة فائقة خافتة بمرتبة طيفية بين F6-K2، أقطارها أكثر بعدة عشرات إلى عدة مئات من قطر الشمس، وبسبب تغير درجة حرارتها مع النبضات فإن مرتبتها الطيفية وقطرها يتغير أيضاً خلال فترة النبضة (مثلا يظهر إختلاف بمقدار 25% تقريباً في قطر النجم المتغير طويل الفترة قالب:وإو)، مما ينتج تغير في سطوعها قد يصل إلى القدر الثاني ويكون التغير أكثر وضوحاً عند الأطوال الموجية الأقصر.

يمكن أن تنبض المتغيرات القيفاوية بأنماط ترددية مختلفة كالنمط الأساسي أو النمط التوافقي الأول أو بشكل مختلط في حالات نادرة، يعتقد بأن النسبة الأكبر من المتغيرات القيفاوية الكلاسيكية تنبض في النمط الترددي الأساسي، وعلى الرغم من صعوبة تحديد نوع النمط الترددي من شكل منحنى الضوء، إلا أن النجوم التي تنبض بالنمط التوافقي الأول تكون أكثر لمعاناً وأكبر من النجوم التي تنبض بالنمط الأساسي لنفس فترة النبضات الزمنية.

منحنى الضوء

المنحنى الضوئي لنجم دلتا الملتهب.

يبدو المنحنى الضوئي للمتغيرات القيفاوية الكلاسيكية في العادة غير متناظر، تحصل تزايد سريع في السطوع وصولاً إلى الذروة يليها هبوط بطيء وصولاً إلى قعر المنحنى (كمنحنى نجم دلتا الملتهب)، يُعزى هذا السلوك إلى إختلاف الطور بين تغيرات القطر ودرجة الحرارة كما أن هذه صفة مميزة للنجوم النابضة بالنمط الترددي الأساسي والتي تشكل غالبية المتغيرات القيفاوية الكلاسيكية.

في بعض الحالات يظهر في المنحنى شبه الجيبي «نتوء» على شكل تباطؤ في الهبوط أو تزايد بسيط في السطوع، يعتقد أن هذا عائد إلى حالة الرنين بين النبض بالنمطين الأساسي والتوافقي الأول، من الشائع أن يكون النتوء في الجزء الهابط في المنحنى الضوئي للنجوم التي تملك فترات نبض تقارب 6 أيام (كنجم قالب:وإو)، وبإزدياد الفترة الزمنية بين النبضات يتحرك موقع النتوء إلى الأعلى حتى يقترب من الذروة مسبباً في بعض الأحيان ذروة مزدوجة، أو يصبح غير قابل للتمييز عند القمة، في بعض النجوم التي تملك فترات تقارب 10 أيام (كما في نجم قالب:وإو)، أما للنجوم التي تملك فترات زمنية أطول يظهر النتوء على الجانب المتزايد من المنحني (كنجم قالب:وإو)، لكن عندما يصل زمن التذبذب إلى أكثر من 20 يوم تختفي حالة الرنين.

عدد قليل من القيفاويات الكلاسيكية تُظهر منحنى طيفي جيبي متناظر يشار لها عادة باسم «قيفاويات-إس»، غالباً ما يكون المنحنى بسعة منخفضة وزمن نبضات قصير وأكثر هذا النوع من القيفاويات الكلاسيكية ينبض بالنمط الترددي التوافقي الأول (مثلا نجم قالب:وإو) بالرغم من وجود عدد قليل من النجوم التي تنبض بالنمط الترددي الأساسي وتظهر هذا الشكل من المنحني (منها نجم قالب:وإو).

يتوقع أن النجوم التي تنبض بالنغمة التوافقية الأولى ولها فترات زمنية قصيرة موجودة ضمن مجرتنا فقط، النجوم النابضة بترددات توافقية أعلى أو القيفاويات التي تنبض بترددين توافقيين في الوقت نفسه تكون أكثر شيوعاً في سحب مجالان، وغالباً ما يكون لها سعة منخفضة ومنحنيات ضوئية غير منتظمة.

الإكتشاف

منحنيات ضوء قديمة لنجمي قالب:وإو، وقالب:وإو.

في 10 سبتمبر 1784، لاحظ قالب:وإو تقلبات في لمعان نجم قالب:وإو، أول نجم معروف تم رصده ينتمي إلى فئة المتغيرات القيفاوية الكلاسيكية، إلا أن هذه الطائفة من النجوم أخذت إسمها من النجم دلتا الملتهب (قيفاوس) الذي إكتشف نبضاته جون غودريك بعد شهر فقط من ملاحظات إدوارد بيغوت، بالإضافة إلى هذا يملك نجم دلتا الملتهب أهمية خاصة في معايرة علاقة نورانية-فترة زمنية لكون المسافة المحسوبة له هي من أدق الأرقام المحسوبة لنجم قيفاوي، ويعود الفضل بذلك لكونه جزء من عنقود نجمي، بالإضافة إلى دقة قياسات إختلاف المنظر من تلسكوبي هابل وهيباركوس.

علاقة نورانية-فترة زمنية

قالب:مفصلة يرتبط لمعان المتغير القيفاوي الكلاسيكي طردياً مع الفترة الزمنية للنبض، كلما زاد زمن النبضات إزداد لمعان النجم، إكتشفت علاقة نورانية-فترة زمنية للمتغيرات القيفاوية عام 1908 من قبل «هينريتا سوان ليفيت» بعد التحقيق في لمعان ألوف من النجوم المتغيرة في سحب ماجلان، وقامت بنشرها عام 1912 مع مزيد من الأدلة، بمجرد معايرة (تصحيح) علاقة النورانية-فترة زمنية، يمكن إستخدامها في تحديد لمعان أي قيفاوي بمعرفة الفترة الزمنية لنبضاته، كما يمكن حساب بعده عن الراصد من خلال معرفة سطوعه الظاهري، تمت معايرة العلاقة من قبل عدد كبير من الفلكين ولكنها لاتزال محط نقاش علمي مستمر:

العلاقة التالية بين الفترة الزمنية للنجوم القيفاوية من الجمهرة الأولى ($P$)، ومتوسط أقدارها المطلقة ($M_{\mathrm{v}}$) وضعت بعد حساب إختلاف المنظر لتسعة نجوم قيفاوية قريبة باستخدام مرصد هابل.

$M_{\mathrm{v}}=(-2.43\pm 0.12)({\log }_{10}P-1)-(4.05\pm 0.02)$

($P$) تقاس بالأيام، إنبثقت عنها العلاقات التالية التي تستعمل لقياس بعد النجوم القيفاوية الكلاسيكية ($d$):

$5{\log }_{10}d=V+3.34{\log }_{10}P-2.45(V-I)+7.52$

أو

$5{\log }_{10}d=V+3.37{\log }_{10}P-2.55(V-I)+7.48$

تمثل ($I$ و $V$) متوسط الأقدار الظاهرية لطيف الأشعة تحت الحمراء القريبة والطيف المرئي على التوالي.

القيفاويات ذات السعة المنخفضة

المتغيرات القيفاوية الكلاسيكية والتي لها سعة ظاهرية أقل من 0.5 قدر ومنحنى ضوئي جيبي متناظر وفترة نبض قصيرة غالباً ما تصنف لوحدها على شكل مجموعة منفصلة تسمى «قيفاويات منخفضة السعة»، تعطى هذه النجوم التسمية (DCEPS) في الفهرس العام للنجوم المتغيرة (GCVS).

عادة تملك هذه النجوم فترة نبضات أقل من 7 أيام مع أن لحظة إنتهاء الدورة وإعادتها لا تزال محط جدل، يمكن العثور على هذه النجوم قرب الحافة الحمراء من منطقة الإستقرار في مخطط النجوم، تجدر الإشارة إلى أن بعض الباحثين يستخدمون مصطلح قيفاويات-إس أيضاً كمرادف لنجوم (DECPS) منخفضة السعة، بينما البعض الآخر يستخدمه على النجوم النابضة بالنمط التوافقي الأول.

من النجوم القيفاوية منخفضة السعة، النجم القطبي وقالب:وإو إلا أن نمط النبضات فيها غير محدد بدقة بعد، بينما قالب:وإو وقالب:وإو تم تأكيد أنها تنبض بالنمط التوافقي الأول.

عدم اليقين في تحديد مسافات القيفاويات

توجد عدة مسائل تؤثر على دقة تحديد المسافات للقيفاويات منها: طبيعة تأثر علاقة نورانية-فترة زمنية بمختلف النطاقات الترددية، تأثير معدنية النجوم على كل من نقطة الصفر وميل هذه العلاقات، تأثير التلوث الضوئي، قانون إخماد التغيرات (غير معروف)، حالياً تخضع هذه المشكلات لنقاش مستمر في الأوساط العلمية.

تنتج هذه المواضيع غير المحلولة قيمة لثابت هابل تتراوح بين 60 km/s/Mpc و80km/s/Mpc، إيجاد حل لهذا التناقض يعتبر أحد أهم المشكلات الرئيسية في علم الفلك نظراً إلى أن بعض المعاملات الكونية مرتبطة بدقة قيمة ثابت هابل.

أشهرها

بعض القيفاويات الكلاسيكية يمكن رصد تغيراتها بواسطة التسجيلات من ليلة إلى ليلة، أو بالعين المجردة المدربة جيداً، أهمها دلتا الملتهب في الجزء الشمالي، قالب:وإو وقالب:وإو المناسب رصدها قرب دائرة البروج وفي أقصى الجنوب قالب:وإو، وأقرب عضو من هذه المجموعة هو النجم القطبي، والذي يتذبذب سطوعه بحوالِ 0.05 قدر.

الإسم	الكوكبة	الإكتشاف	أقصى قدر ظاهري (mV)	أدنى قدر ظاهري (mV)	الفترة (بالأيام)	المرتبة الطيفية	ملاحظات
η Aql	العقاب	إدوارد بيغوت، 1784	3m.48	4m.39	07.17664	F6 Ibv
FF Aql	العقاب	تشارلز هوفر، 1927	5m.18	5m.68	04.47	F5Ia-F8Ia
TT Aql	العقاب		6m.46	7m.7	13.7546	F6-G5
U Aql	العقاب		6m.08	6m.86	07.02393	F5I-II-G1
T Ant	مفرغة الهواء		5m.00	5m.82	05.898	G5	من المحتمل أن هذا النجم يملك شريكاً، سابقاً كان يعتقد بأنه نجم قيفاوي من النوع الثاني.
RT Aur	ممسك الأعنة		5m.00	5m.82	03.73	F8Ibv
l Car	القاعدة		3m.28	4m.18	35.53584	G5 Iab/Ib
δ Cep	الملتهب	جون غودريك، 1784	3m.48	4m.37	05.36634	F5Ib-G2Ib	نجم ثنائي، يمكن تمييزه بالمنظار ثنائي العينية.
AX Cir	البيكار		5m.65	6m.09	05.273268	F2-G2II	ثنائي طيفي بكتلة قالب:كتلة شمسية مع نجم آخر من المرتبة B6
BP Cir	البيكار		7m.31	7m.71	02.39810	F2/3II-F6	ثنائي طيفي بكتلة قالب:كتلة شمسية مع نجم آخر من المرتبة B6
BG Cru	صليب الجنوب		5m.34	5m.58	03.3428	F5Ib-G0p
R Cru	صليب الجنوب		6m.40	7m.23	05.82575	F7Ib/II
S Cru	صليب الجنوب		6m.22	6m.92	04.68997	F6-G1Ib-II
T Cru	صليب الجنوب		6m.32	6m.83	06.73331	F6-G2Ib
X Cyg	الدجاجة		5m.85	6m.91	16.38633	G8Ib
SU Cyg	الدجاجة		6m.44	7m.22	03.84555	F2-G0I-II
β Dor	أبو سيف		3m.46	4m.08	09.8426	F4-G4Ia-II
ζ Gem	التوأمان	يوليوس شميدت، 1825	3m.62	4m.18	10.15073	F7Ib to G3Ib
V473 Lyr	القيثارة		5m.99	6m.35	01.49078	F6Ib-II
R Mus	الذبابة		5m.93	6m.73	07.51	F7Ib-G2
S Mus	الذبابة		5m.89	6m.49	09.66007	F6Ib-G0
S Nor	مسطرة النقاش		6m.12	6m.77	09.75411	F8-G0Ib	الجرم الأسطع في العنقود المفتوح NGC 6087.
QZ Nor	مسطرة النقاش		8m.71	9m.03	03.786008	F6I	أحد أجرام العنقود المفتوح NGC 6067
V340 Nor	مسطرة النقاش		8m.26	8m.60	11.2888	G0Ib	أحد أجرام العنقود المفتوح NGC 6067
V378 Nor	مسطرة النقاش		6m.21	6m.23	03.5850	G8Ib
BF Oph	الحواء		6m.93	7m.71	04.06775	F8-K2
RS Pup	الكوثل		6m.52	7m.67	41.3876	F8Iab
S Sge	السهم	قالب:وإو، 1885	5m.24	6m.04	08.382086	F6Ib-G5Ib
U Sgr	الرامي (في M25)		6m.28	7m.15	06.74523	G1Ib
W Sgr	الرامي		4m.29	5m.14	07.59503	F4-G2Ib	ثنائي بصري مع النجم γ2 Sgr
X Sgr	الرامي		4m.20	4m.90	07.01283	F5-G2II
V636 Sco	العقرب		6m.40	6m.92	06.79671	F7/8Ib/II-G5
R TrA	المثلث الجنوبي		6m.4	6m.9	03.389	F7Ib/II
S TrA	المثلث الجنوبي		6m.1	6m.8	06.323	F6II-G2
α UMi (الجدي)	الدب الأصغر	إينار هرتزسبرونغ، 1911	1m.86	2m.13	03.9696	F8Ib or F8II
AH Vel	الشراع		5m.5	5m.89	04.227171	F7Ib-II
S Vul	الثعلب		8m.69	9m.42	68.464	G0-K2(M1)
T Vul	الثعلب		5m.41	6m.09	04.435462	F5Ib-G0Ib
U Vul	الثعلب		6m.73	7m.54	07.990676	F6Iab-G2
SV Vul	الثعلب		6m.72	7m.79	44.993	F7Iab-K0Iab

طالع أيضًا

• علاقة نورانية-فترة زمنية
• متغير قيفاوي
• متغير قيفاوي النوع الثاني
• متغيرات (RR) القيثارة
• نجم متغير طويل الفترة
• نجم متغير شبة منتظم