北极星是最近最亮的造父变星！最近，事情发生了变化

黄俊琼

从北极星三星系统内部观看；艺术家的渲染。北极星被标记为北极星a。鸣谢:NASA/ESA/HST，G. Bacon (STScI)

（）据《今日宇宙》（作者 马特·威廉姆斯）：当你仰望夜空，找到去北极星的路时，你看到的是北极星。它不仅是小熊座(小熊座)中最亮的星星，而且它相对于北天极(不到1°)的位置使它对定向运动和导航很有用。自现代天文学时代以来，科学家们已经了解到这颗恒星是一个双星系统，由一颗F型黄色超巨星(北极星Aa)和一颗较小的主序黄色矮星(北极星B)组成。进一步的观察显示，北极星Aa是一个经典的造父变星，一个有规律脉动的恒星类别。

在20世纪的大部分时间里，记录表明脉动周期一直在增加，而脉动幅度一直在下降。但最近，随着脉动周期开始变短，速度变化的幅度停止增加，这种情况发生了变化。根据哈佛&史密森天体物理中心(CfA)的天文学家Guillermo Torres在arXiv预印本服务器上发表的一项新研究，这些行为可以归因于与系统的双星性质有关的长期变化，在这种情况下，两颗恒星相互靠近，次级恒星扰乱了初级恒星的大气。

造父变星是径向脉动的恒星，导致它们的直径和温度发生变化。这些脉动与它们的亮度变化直接相关，这使它们成为测量银河和河外距离的有用工具。丹麦天文学家Ejnar HertzsDaprung在1911年证实了北极星的可变性，Hertzsprung-Russell图的部分名称就是以他的名字命名的。在整个20世纪进行的观测表明，北极星有一个持续约4天的脉冲周期，并且每年都在稳步增加。



哈勃太空望远镜看到的北极星。鸣谢:NASA/HST

正如托雷斯博士通过电子邮件向《今日宇宙》解释的那样，这种情况最近开始发生变化，导致许多天文学家质疑是什么驱动了北极星的脉动。“在150多年的时间里，直到2010年左右，这段时间每年都会变长大约4到5秒，”他说。“现代观测表明，这种趋势现在已经逆转，脉动周期越来越短。这是一个意想不到的变化，表明我们对北极星和其他类似的恒星仍有许多不了解。”

为了更多地了解北极星的脉动周期，托雷斯查阅了1888年的径向速度(RV)测量数据。这项技术包括测量遥远恒星的光谱，并寻找红移和蓝移，这表明恒星正在来回移动(这项技术也可以精确估计其速度)。托雷斯的样本包括超过3600次RV测量，包括里克天文台在60多年里进行的近1200次光谱观测。



一位艺术家的构思展示了北极星A和它的亲密伙伴北极星Ab。然而，另一颗伴星北极星B，在右边的背景中可以被视为一个斑点。学分:STScI

这使得托雷斯能够追踪北极星脉动特性的演变，从而显示脉冲出现的频率及其幅度。托雷斯说道:

“在20世纪90年代初，振幅变得如此之小，以至于人们认为脉动即将停止。然而，北极星做出了不同的决定，到20世纪90年代末，振幅再次开始增加，这一直持续到2015年左右。最近的观察表明，振幅不再增加，可能会再次下降。此外，RVs已经表明，这种行为可能与北极星被另一颗恒星围绕轨道运行的事实有关，这颗恒星每30年靠近它一次，可能会干扰造父变星的外层，脉动就发生在那里。”

简而言之，北极星脉动周期的变化可能是因为每当它们彼此最接近时，它的伴星就会干扰它。一旦考虑到这一点，托雷斯就能够推导出一个改进的双星系统的光谱轨道，这是天文学家几代人以来一直试图解决的问题。这也可能导致对每个恒星伴星的动态质量的更精确的估计，这也是不确定的。正如托雷斯总结的那样:

“我们现在知道北极星的行为是不规则和不可预测的。如果证实这与它的同伴的存在有关，这可能会揭示具有类似属性的其他脉动恒星的行为，并帮助我们理解振荡的本质。因此，关注它很重要，因为它可能仍会给我们带来惊喜。”