Стандартная свеча

Зависимость период — светимость для цефеид двух типов

Станда́ртная свеча́ — астрономический объект (обычно — звезда, звёздное скопление или галактика) по наблюдаемым свойствам которого можно догадаться о его истинной светимости и таким образом, сравнивая светимость с наблюдаемым блеском, определить расстояние до этого объекта.

Основанием для этого служит основной фотометрический закон, или закон обратных квадратов (освещённость обратно пропорционально квадрату расстояния от источника света). Метод стандартной свечи является наиболее распространённым при определении расстояния до астрономического объекта.

Типы астрономических объектов

В роли стандартной свечи с бо́льшим или меньшим успехом астрономы используют множество объектов и их систем. В качестве стандартных свечей используются преимущественно следующие объекты: звёзды главной последовательности, красные гиганты, цефеиды, сверхновые звёзды Ia типа (SN Ia) и некоторые другие типы переменных звёзд различной природы. Считается, что светимость всех стандартных свечей одного типа является одинаковой.

Главная последовательность на диаграмме Герцшпрунга — Рассела у звёздных скоплений сходного химического состава имеет одинаковую форму и положение. Это служит основанием для определения относительного расстояния скоплений методом совмещения их главных последовательностей. С некоторой «натяжкой» можно сказать, что одинаковую светимость имеют ярчайшие звёзды во всех галактиках или ярчайшие галактики во всех скоплениях галактик.

Ещё одним видом стандартных свечей являются звёзды, расположенные в вершине ветви красных гигантов (англ. Tip of the red-giant branch, TRGB) на диаграмме Герцшпрунга — Рассела. Физические процессы, происходящие с такими звёздами, хорошо изучены. Звёзды, исчерпавшие в своих недрах водород, начинают использовать в качестве термоядерного горючего гелий.

Переменные звёзды типа RR Лиры с характерными периодами переменности 0,2-0,8 суток в ряде случаев также могут быть выбраны на роль стандартных свечей, так как их абсолютные светимости хорошо откалиброваны с помощью кинематических методов определения расстояния (метод тригонометрического параллакса, метод движущихся скоплений, метод статистического параллакса).

Цефеиды

Классический пример стандартной свечи — переменная звезда-цефеида: характерный вид кривой блеска позволяет заключить, что это именно цефеида, а период изменения её блеска позволяет определить светимость звезды. Это пульсирующие переменные звёзды (жёлтые гиганты и сверхгиганты), период пульсации которых в среднем может варьироваться от 0,2 до 50 суток (однако есть и отклонения). Для цефеид характерна определённая зависимость между светимостью в видимой области спектра и периодом пульсации: чем ярче звезда в максимуме блеска, тем больше период.

Сврехновые типа la

Спектр SN 1998aq, сверхновой типа Ia, один день после максимума света в полосе B

В конце XX века важную роль как стандартные свечи сыграли сверхновые типа la. Как выяснилось, эти вспышки обладают важной особенностью: их светимость в максимуме блеска связана со скоростью уменьшения блеска после максимума. Поэтому, наблюдая за ходом кривой блеска, можно определить светимость в максимуме и, следовательно, расстояние до галактики, в которой произошла вспышка сверхновой. Светимость сверхновых типа Ia практически одинакова и наблюдаемая яркость таких сверхновых зависит только от расстояния до наблюдателя. Кроме того, они чрезвычайно ярки (их светимость в максимуме блеска сравнима со светимостью целых галактик), благодаря чему их обнаруживают на больших расстояниях, сравнимых с размером наблюдаемой части Вселенной. Этот метод позволил измерить расстояние до очень далёких галактик, уточнить изменение постоянной Хаббла со временем и обнаружить факт ускоренного расширения Вселенной в современную эпоху.

Сверхновые типа Ia могут приниматься в качестве стандартных свечей только после примерно 1 млрд лет эволюции галактик.

См. также

• Шкала расстояний в астрономии
• Свеча

Литература

• Сурдин В. Г. Большая энциклопедия астрономии. — М.: Эксмо, 2012. — 480 с.

Дополнительная литература

• Богомазов А. И., Тутуков А. В. Сверхновые типа Ia — нестандартные свечи Вселенной // Астрономический журнал. — 2011. — № 6. — С. 541—548.
• Лидванский А. С. О вспышечной активности Крабовидной туманности, зарегистрированной установками для изучения ШАЛ // Известия Российской академии наук. Серия физическая. — 2013. — № 11.
• Псковский Ю. П. Расстояния до космических объектов (методы определения) // Физика космоса (маленькая энциклопедия) / под редакцией Р. А. Сюняева. — 2-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1986. — С. 569—573.
• Серый А. И. Сравнительная характеристика основных «стандартных свечей» в астрономии // Актуальные вопросы подготовки будущих учителей физики и астрономии: материалы регион. науч.-практ. семинара, Брест, 17—18 нояб. 2022 г. / Брест. гос. ун-т им. А. С. Пушкина; под общ. ред. А. В. Демидчика. — Брест: 2022.

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Стандартная свеча», расположенная по адресу: — «https://ru.ruwiki.ru/wiki/Стандартная_свеча» Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».