Les céphéides sont des étoiles pulsantes. Leur luminosité varie selon un cycle régulier, dont la durée est liée à leur luminosité intrinsèque. Une céphéide à longue période est plus brillante qu'une céphéide à courte période. Cette relation, découverte par Henrietta Swan Leavitt en 1912, a fait des céphéides des étalons cosmiques.

Voici comment cela fonctionne. Les astronomes mesurent la période d'une céphéide à partir de sa courbe de lumière. Cette période leur indique la luminosité réelle de l'étoile. La comparaison de la luminosité réelle à la luminosité apparente permet de déterminer la distance. Cette méthode est valable sur des millions d'années-lumière, ce qui explique pourquoi les céphéides ont été essentielles à la découverte par Edwin Hubble de l'expansion de l'Univers.

Les céphéides sont de jeunes étoiles massives, généralement des supergéantes jaunes. Elles pulsent car leurs couches externes sont sensibles aux variations d'opacité. Lorsque l'étoile se contracte, la couche devient plus opaque, emprisonnant la chaleur et repoussant l'étoile vers l'extérieur. Lorsqu'elle se dilate, la couche devient moins opaque et l'étoile se contracte à nouveau. Ce cycle se répète avec une régularité quasi-horlogeuse.

Ce ne sont pas des indicateurs de distance parfaits. La poussière peut les obscurcir, et la densité d'objets peut fausser les mesures. Mais ils restent l'un des échelons les plus fiables de l'échelle des distances cosmiques.