北極星的質量、年齡和物理條件產生週期振盪，週期與恆星的固有光度成正比。

1908年，亨利埃塔萊維特在哈佛大學發現並校準了造父變星(Cepheid)變量的這一極其有用的性質，使它們能夠被用作宇宙距離校準器。通過比較從週期(很容易測量)確定的固有亮度與測量亮度、週期亮度關係，原則上可以得到精確的距離。離我們越來越遠的附近星系的造父變星為星系之間著名的距離-速度關係提供了基礎，這一關係支撐著宇宙膨脹模型(“大爆炸”模型)。造父變星非常重要，它們已經成為測試我們對恆星演化理解的基準。

北極星不僅是早期航海家的燈塔，也是距離地球最近的造父變星(445.5光年遠)，也是一個研究熱點。它是一個三重系統的一員，它的發展的一個困惑是它的伴星對它的進化的影響程度。我們肉眼能看到的恆星是北極星Aa，它有一個近距離的伴星——北極星Ab，繞北極星Aa旋轉週期為29.59年；第三顆恆星，北極星B，圍繞著這兩顆恆星運行，但距離是它的100倍。附近的另外兩顆恆星，北極星C和D，也可能是微弱的伴星。

一個科學團隊從2005年開始用哈勃太空望遠鏡觀測北極星。在他們的圖像中，他們能夠分辨出Aa和Ab兩顆恆星，並跟蹤它們在軌道上不同的明顯分離；這兩顆行星最近在各自的橢圓軌道上分離的距離只有12個天文單位(大約是土星離太陽的距離)。他們現在已經將蓋亞任務最新公佈的數據納入了他們的研究結果。蓋亞任務是一艘航天器，它以新的精度測量了超過10億顆恆星的距離。到北極星的距離(上面提到的距離是來自蓋亞)解決了一個長期存在的不確定性，早期的觀測者發現這個距離在326光年到522光年之間。新的可靠距離還固定了固有光度，從而使北極星的週期光度關係得到更細緻的校準。

這種情況並不是天文學家先前所想的。北極星的質量（3.45個太陽質量，不確定度約22%）明顯低於傳統造父變星模型的預測（一個數值接近7個太陽質量）。也有證據表明，北極星Aa經歷了一些質量損失，它的年齡比模型中預期的要稍老一些，而且(至少)由於之前的合併事件導致的三重系統的演變可能非常複雜。雖然這些關鍵問題並沒有戲劇性地改變造父變星的一般結論，但它們確實表明，進一步改善我們對造父變星的瞭解將對更精確和更明確的週期光度關係至關重要；跟蹤軌道更長時間會有所幫助。