突然,北极星似乎出事了

北极星是人们所熟悉的,事实上人们已经知道北极星好几个世纪了。这颗明亮的恒星太难控制和引导人了,它是北极,几乎就在地球的正上方北极。对于没有指南针的旅行者来说,它是天空中的“向导”。事实上,它是地球上最近的造父变星,它的直径和亮度有规律地跳动。北极星是双星系统的一部分;它有一颗较暗的恒星妹妹,叫做北极恒星b,我们可以看到它绕地球运行。


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然而,随着我们了解的越来越多,我们对北极的了解显然越来越少。北极的问题在于,没有人能就它有多大或有多远达成一致。

天体物理学家有几种方法来计算恒星的质量、年龄和距离,比如北极。多伦多大学的天体物理学家希尔丁·尼尔森说,一种方法是恒星演化模型。研究人员可以研究这颗恒星的亮度、颜色和脉动率,并利用这些数据来确定它有多大、有多亮以及它处于生命的哪个阶段。尼尔森在接受《《生活科学》》杂志采访时说,一旦这些细节清楚,就不难计算出这颗恒星离我们有多远。一旦你从地球上知道恒星有多暗,有多亮,有多暗,就很简单了。

这些模型对造父变星特别精确,因为它们的脉冲率与亮度直接相关。这使得计算这些恒星之间的距离变得容易。天文学家确信他们理解这种关系。造父变星已经成为测量整个宇宙距离的重要工具。然而,还有其他方法来研究北极恒星,这与恒星演化模型不一致。


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“k北极是我们所说的天体测量二进制,”k尼尔森说,“这意味着你可以看到它的同伴围着它转,有点像在北极周围画一个圈。大约需要26年。”

研究人员尚未对“北极星”的完整轨道进行详细观察,但近年来他们已经看到了足够多的伴星,并对它们的轨道有了相当详细的了解。“有了这些信息,你可以应用牛顿引力定律来测量两颗恒星的质量,”k尼尔森说道。这些信息,加上新的哈勃太空望远镜的“视差”测量值——,这是另一种计算到恒星距离——的方法,使得北极恒星的质量和距离非常精确。这些测量表明,它的质量大约是太阳的3.45倍,误差为0.75倍。

这比你从恒星演化模型得到的质量要小得多,恒星演化模型得到的质量大约是太阳质量的7倍。

这个恒星系统在其他方面也很奇怪。对北极的b年龄的计算表明,这颗恒星比它的老大哥要老得多,这对双星系统来说是不寻常的。总的来说,这两个人明星年龄相似。

尼尔森与多伦多大学本科生和研究员黑利·布林(Haley Blinn)一起,建立了一个巨大的北极星模型,看看这些模型是否与系统的所有已知数据一致。他们不能。

研究人员写道,一种可能性是至少有一种测量方法是错误的。尼尔森说北极星星是一颗很难研究的星星。它位于地球上方北极,在大多数望远镜的视野之外。带有精确测量恒星性质的必要设备的望远镜通常被设计用来研究更暗和更远的恒星。北极星对于那些仪器来说太亮了;事实上,他们对此视而不见。


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但是研究人员确实相信这些数据是可信的,并且没有明显的理由怀疑这些信息。尼尔森说道。这些发现导致尼尔森和布林找到了另一个奇怪的解释:也许北极星系的主要恒星是几百万年前相撞的两颗恒星。尼尔森说这样的双星碰撞可以使恒星再生并吸收额外的物质,使恒星看起来像“穿过青春之泉”

由双星碰撞产生的恒星并不完全符合恒星演化模型,这样的事件可以解释北极上发现的差异。

“这是一个不太可能的场景,但也不是不可能,”研究人员写道。迄今为止,没有一个解决方案是完全令人满意的。尼尔逊和布林写了:“北极星星仍然是一个永恒的谜。我们测量得越多,我们似乎越不理解。此外,很难得出有意义的结论。


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