科学家首次收集北极星的表面的高分辨率图像

By Monisha Ravisetti

 published 8 hours ago

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北极星可能比期望的更重、更斑的。

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从法国看到的北极星。(Image credit: Getty Images)

在我们的太阳系中，跨地球的青翠的山脉之一散布了六个蛋壳白色的凝视进深处宇宙的望远镜。作为一个凝聚的蜂巢，圆顶结构收集宇宙光来指导现代天文学家探索太空——正是由于这个蜂巢我们现在有一个指导了过去的天文学家的北极星的光上一个辉煌的新视角。

我们的当前北极星的视觉知识（因为地球的轴向摆动这个头衔在漫长纪元传给了不同的恒星）跑的深的。新旧艺术家已经在他们的画作中描绘了北极星闪闪发光，天文摄影师已经从他们的后院成像了它，科学家们几十年来已经将他们的仪器指向它。但关于这些由加利福尼亚州威尔逊山的CHARA阵列提供的新北极星观望的特别的不得不与分辨率有要做的。正如前文所述，CHARA的特别事情是一接触上望远镜与彼此协同工作。它们的光数据被结合进一个中央设施来提供一个光源的完整、清晰的图像。这宛如六组工作望远镜形成了一台最终有一个直径为330米（1083英尺）的望远镜一样。因此，该项目的图像分辨率——特别是角分辨率——是极好的。

确实足够的，在检查这些北极星图像中的一些图像并将它与2016年至2021年间拍摄的CHARA观测放在一起后，科学家们发现了这颗恒星的一些以前未知的特征。最值得注意的是在这个恒星表面上有种像我们不时在太阳上看到的太阳黑子一样可辨认的斑点。

CHARA阵列的主任施亚菲尔（Gail Schaefer）在一份声明中说，“CHARA图像揭示了在北极星表面上随着时间变化的大亮点和黑点”。

这一发现为一个令人惊讶的主要原因之一有不得不与北极星不是任何老恒星的事实来做的。这是一种被称为造父变星的恒星，这意味着它周期的变亮和变暗。北极星特别的按照一个四天的周期变得更亮和更暗，由于这种非常可预测的行为科学家们喜欢定位造父变星。这是因为它允许这些恒星被用于宇宙距离测量上。基本上，观察在一个周期内造父变星的亮度变化能揭示它的真实亮度。

相比之下，没有可预测的周期性脉动一颗恒星对此类测量会是很不可靠的。例如，一颗暗淡的恒星可能要么很遥远要么只是小——或者因其他原因它可能诡异的暗淡。或者在它被观察到的期间它可能只是碰巧很暗。

正如CHARA团队所说，回到这些斑点这些北极星的高分辨率图像标志着第一次“一个造父变星的表面是什么的一瞥”。因此，来发现那个第一次一瞥的斑点是有趣的。但这些斑点并不是团队分析的唯一结果。

来自 2021年4月CHARA阵列的北极星假彩色图像，揭示在表面上的大亮点和暗点。北极星出现比天空中的满月更小约60万倍。(Image credit: CHARA Array)

与我们孤独的太阳不同，北极星它自己不在宇宙漫游。它的吹捧的大约是我们宿主星的46倍的大小、距离我们400光年远是一个三星系统的部分。它只是碰巧是它兄弟姐妹中最亮的。事实上，CHARA的北极星调查的最初目标是来映射每30年环绕我们北极星一周的恒星的轨道。这是一个比另一个更接近的，使这项努力成为一个复杂的壮举。这颗恒星不仅离北极星很近漂浮。直到2005年左右为止，由于它的哈勃太空望远镜记录它甚至没有被证实存在。.

哈佛大学和史密森尼天体物理中心的团队负责人南希·埃文斯在声明中说，“两颗恒星之间的小间距和亮度中的大对比度使它们极端的挑战在它们的最接近期间分辨双星系统”。她也帮助识别了伴星。出于这个原因该团队也沾了其他一些天文学工具箱，诸如新墨西哥州阿帕奇点天文台的散斑干涉仪。

2006年由哈勃太空望远镜见到的北极星和它的伴星。(Image credit: NASA, ESA, N. Evans (Harvard-Smithsonian CfA), and H. Bond (STScI))

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这项使命真的是一个成功，帮助确认像北极星的大小一样的事情并提示这颗恒星的质量可能是太阳的五倍左右，这比以前想的更重。这一发现本身是重要的，正如埃文斯告诉《科学新闻》的那样，仅少数造父变星已经让它们的的质量决定了。这也摆出一些有趣的来在未来探索的问题。例如研究作者写道 “质量与距离结合表明造父变星对这个质量比从演变的轨迹预测的更亮”。

尽管如此，北极星的斑点性质似乎已经成为了人们关注的焦点。考虑在恒星上可见的斑点的区域和恒星旋转的速度似乎来提示一个120天径向速度变化——本质上指在沿着一个观察者的视线看到的天体速度的变化。这摆出另一个难题。

密歇根大学天文学教授、该研究的合著者约翰·蒙尼尔在声明中说，“我们计划在未来继续成像北极星。我们希望更好了解在北极星的表面上产生这些斑点的机制” 。

该研究于8月20日发表在《天体物理学杂志》上。