突然,北極星似乎出事了

北極星是人們所熟悉的,事實上人們已經知道北極星好幾個世紀了。這顆明亮的恆星太難控制和引導人了,它是北極,幾乎就在地球的正上方北極。對於沒有指南針的旅行者來說,它是天空中的“嚮導”。事實上,它是地球上最近的造父變星,它的直徑和亮度有規律地跳動。北極星是雙星系統的一部分;它有一顆較暗的恆星妹妹,叫做北極恆星b,我們可以看到它繞地球運行。


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然而,隨著我們瞭解的越來越多,我們對北極的瞭解顯然越來越少。北極的問題在於,沒有人能就它有多大或有多遠達成一致。

天體物理學家有幾種方法來計算恆星的質量、年齡和距離,比如北極。多倫多大學的天體物理學家希爾丁·尼爾森說,一種方法是恆星演化模型。研究人員可以研究這顆恆星的亮度、顏色和脈動率,並利用這些數據來確定它有多大、有多亮以及它處於生命的哪個階段。尼爾森在接受《《生活科學》》雜誌採訪時說,一旦這些細節清楚,就不難計算出這顆恆星離我們有多遠。一旦你從地球上知道恆星有多暗,有多亮,有多暗,就很簡單了。

這些模型對造父變星特別精確,因為它們的脈衝率與亮度直接相關。這使得計算這些恆星之間的距離變得容易。天文學家確信他們理解這種關係。造父變星已經成為測量整個宇宙距離的重要工具。然而,還有其他方法來研究北極恆星,這與恆星演化模型不一致。


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“k北極是我們所說的天體測量二進制,”k尼爾森說,“這意味著你可以看到它的同伴圍著它轉,有點像在北極周圍畫一個圈。大約需要26年。”

研究人員尚未對“北極星”的完整軌道進行詳細觀察,但近年來他們已經看到了足夠多的伴星,並對它們的軌道有了相當詳細的瞭解。“有了這些信息,你可以應用牛頓引力定律來測量兩顆恆星的質量,”k尼爾森說道。這些信息,加上新的哈勃太空望遠鏡的“視差”測量值——,這是另一種計算到恆星距離——的方法,使得北極恆星的質量和距離非常精確。這些測量表明,它的質量大約是太陽的3.45倍,誤差為0.75倍。

這比你從恆星演化模型得到的質量要小得多,恆星演化模型得到的質量大約是太陽質量的7倍。

這個恆星系統在其他方面也很奇怪。對北極的b年齡的計算表明,這顆恆星比它的老大哥要老得多,這對雙星系統來說是不尋常的。總的來說,這兩個人明星年齡相似。

尼爾森與多倫多大學本科生和研究員黑利·布林(Haley Blinn)一起,建立了一個巨大的北極星模型,看看這些模型是否與系統的所有已知數據一致。他們不能。

研究人員寫道,一種可能性是至少有一種測量方法是錯誤的。尼爾森說北極星星是一顆很難研究的星星。它位於地球上方北極,在大多數望遠鏡的視野之外。帶有精確測量恆星性質的必要設備的望遠鏡通常被設計用來研究更暗和更遠的恆星。北極星對於那些儀器來說太亮了;事實上,他們對此視而不見。


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但是研究人員確實相信這些數據是可信的,並且沒有明顯的理由懷疑這些信息。尼爾森說道。這些發現導致尼爾森和布林找到了另一個奇怪的解釋:也許北極星系的主要恆星是幾百萬年前相撞的兩顆恆星。尼爾森說這樣的雙星碰撞可以使恆星再生並吸收額外的物質,使恆星看起來像“穿過青春之泉”

由雙星碰撞產生的恆星並不完全符合恆星演化模型,這樣的事件可以解釋北極上發現的差異。

“這是一個不太可能的場景,但也不是不可能,”研究人員寫道。迄今為止,沒有一個解決方案是完全令人滿意的。尼爾遜和布林寫了:“北極星星仍然是一個永恆的謎。我們測量得越多,我們似乎越不理解。此外,很難得出有意義的結論。


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