Новый вид Северной звезды показывает пятнистую поверхность

Исследователи из Центра астрономии высокого углового разрешения (CHARA) Университета штата Джорджия выяснили новые подробности о размере и внешнем виде Северной звезды, известной также как Полярная звезда. Новое исследование опубликовано в журнале The Astrophysical Journal.

Северный полюс Земли указывает на направление в пространстве, обозначенное Полярной звездой. Полярная звезда — это и навигационное средство, и сама по себе замечательная звезда. Она является самым ярким членом тройной звездной системы и пульсирующей переменной звездой. Полярная звезда периодически становится то ярче, то тусклее, поскольку диаметр звезды увеличивается и уменьшается в течение четырехдневного цикла.

Полярная звезда относится к типу звезд, известных как переменные Цефеиды. Астрономы используют эти звезды в качестве «стандартных свечей», поскольку их истинная яркость зависит от периода пульсации: Более яркие звезды пульсируют медленнее, чем более тусклые. Яркость звезды на небе зависит от ее истинной яркости и расстояния до звезды. Поскольку мы знаем истинную яркость Цефеиды по ее пульсационному периоду, астрономы могут использовать их для измерения расстояний до галактик, в которых они находятся, и для выводов о скорости расширения Вселенной.

Группа астрономов под руководством Нэнси Эванс из Центра астрофизики Гарвардского и Смитсоновского университетов наблюдала Полярную звезду с помощью оптической интерферометрической системы CHARA из шести телескопов на горе Вильсон, Калифорния. Целью исследования было составить карту орбиты близкого, слабого спутника, который обращается вокруг Полярной звезды каждые 30 лет.

«Малое расстояние и большой контраст в яркости между двумя звездами делает чрезвычайно сложной задачу разрешения бинарной системы во время их ближайшего сближения», — говорит Эванс.

Массив CHARA объединяет свет шести телескопов, расположенных на вершине горы в исторической обсерватории Маунт-Вилсон. Объединив свет, CHARA Array действовала как 330-метровый телескоп, чтобы обнаружить слабый спутник, когда он проходил близко к Полярной звезде. Наблюдения за Полярной звездой были записаны с помощью камеры MIRC-X, созданной астрономами из Мичиганского университета и Эксетерского университета в Великобритании. Камера MIRC-X обладает замечательной способностью фиксировать детали звездных поверхностей.

Команда успешно отследила орбиту близкого компаньона и измерила изменения в размерах Цефеиды по мере ее пульсации. Орбитальное движение показало, что масса Полярной звезды в пять раз больше солнечной. Изображения Полярной звезды показали, что ее диаметр в 46 раз больше солнечного.

Самым большим сюрпризом стал вид Полярной звезды на снимках крупным планом. Наблюдения CHARA позволили впервые увидеть, как выглядит поверхность переменной цефеиды.

«Изображения CHARA показали большие яркие и темные пятна на поверхности Полярной звезды, которые менялись с течением времени, — говорит Гейл Шефер, директор массива CHARA. Наличие пятен и вращение звезды могут быть связаны с 120-дневным изменением измеренной скорости».

«Мы планируем продолжить съемку Полярной звезды в будущем», — сказал Джон Моннье, профессор астрономии из Мичиганского университета. «Мы надеемся лучше понять механизм, который порождает пятна на поверхности Полярной звезды».

Новые наблюдения Полярной звезды были проведены и записаны в рамках программы открытого доступа к массиву CHARA, в рамках которой астрономы со всего мира могут подать заявку на получение времени через Национальную исследовательскую лабораторию оптико-инфракрасной астрономии (NOIRLab).

Эти новые данные о Полярной звезде открывают двери для дальнейших исследований ее свойств и роли в астрономических наблюдениях. Определение массы и размера звезды имеет важное значение для уточнения моделей звездной эволюции и динамики двоичных систем. Понимание пульсации Цефеиды также позволяет астрономам уточнить наши оценки расстояний до других галактик, что, в свою очередь, может оказать влияние на расчеты темпа расширения Вселенной.

Не менее интересно и изучение поверхностных характеристик Полярной звезды. Изображения, зафиксированные камерой MIRC-X, позволяют изучать динамику звездных пятен, что может дать представление о магнитных полях и процессах, происходящих в атмосфере звезды. Такие данные могут привести к более глубоким пониманиям механизмов, которые приводят к образованию пятен, аналогично тому, как это происходит на нашем Солнце.

Таким образом, исследование Полярной звезды продолжает развиваться, открывая новые горизонты для астрономов. С планами на будущие наблюдения, команда сможет не только исследовать характер пульсаций, но и погрузиться в вопросы, касающиеся звездной динамики и взаимодействия с окружающей средой.