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[杂谈] 突发!北极星好像出事了

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发表于 2022-11-13 01:06 | 显示全部楼层 |阅读模式

北极星对于人们来说已经耳熟能详,实际上人们认识北极星已经有几个世纪了。这颗太难控指引人们方向的明亮星星,它就是北极星,几乎就在地球北极的正上方,对于没有指南针的旅行者来说,它是天空中的一个“指引者”。而实际上它是地球上离我们最近的造父变星,一种直径和亮度有规律地跳动的恒星。北极星是一个双星系统的一部分;它有一个较暗的妹妹,被称为北极星B,我们可以看到它在地球上环绕。

突发!北极星好像出事了-1.jpg

然而,正所谓欲知欲少,随着我们了解的越来越多,很明显我们对北极星的了解越来越少,北极星的问题在于,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像北极星这样的恒星的质量、年龄和距离。其中一种方法是恒星演化模型,多伦多大学的天体物理学家Hilding R. Neilson说。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》杂志采访时表示,一旦这些细节都弄清楚了,就不难算出这颗恒星离我们有多远了;一旦你知道了这颗恒星有多亮,从地球上看有多暗,这就很简单了。

这些模型对造父变星特别精确,因为它们的脉冲率与它们的亮度直接相关。这使得计算到这些恒星的距离变得很容易。天文学家确信他们了解这种关系,造父变星已经成为测量整个宇宙距离的关键工具。但还有其他方法来研究北极星,这些方法与恒星演化模型不一致。

突发!北极星好像出事了-2.jpg

“北极星是我们所说的天体测量双星,”尼尔森说,“这意味着你可以看到它的同伴绕着它转,有点像绕着北极星画了一个圆。这大约需要26年的时间。”

研究人员还没有对“北极星b”的完整轨道做过详细的观察,但他们在最近几年已经看到了足够多的伴星,对其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,尼尔森说。这些信息,加上新的哈勃太空望远镜的“视差”测量——另一种计算到恒星距离的方法——导致了关于北极星质量和距离的非常精确的数字。这些测量表明它的质量大约是太阳质量的3.45倍,误差为0.75倍。

这比你从恒星演化模型中得到的质量要小得多,后者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。对北极星B年龄的计算表明,这颗恒星比它的大兄弟星要老得多,这对于一个双星系统来说是不寻常的。一般来说,这两位明星年龄相仿。

尼尔森与多伦多大学(University of Toronto)的本科生、研究员黑利·布林(Haley Blinn)一起,建立了一套庞大的北极星模型,以考察这些模型是否能与已知的有关该系统的所有数据相符。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,北极星是一颗特别难以研究的恒星。它位于地球北极之上,在大多数望远镜的视野之外。拥有精确测量恒星属性所需设备的望远镜,通常被设计成研究更暗淡、更遥远的恒星。北极星对于那些仪器来说太亮了;事实上,这对他们来说是盲目的。

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但是研究人员确实认为这些数据是可信的,而且没有明显的理由去怀疑这些信息,尼尔森说。这些发现让尼尔森和布林找到了另一种更奇怪的解释:也许北极星系统的主要恒星曾经是两颗恒星,它们在几百万年前撞到一起。尼尔森说,这样的双星碰撞可以让恒星恢复活力,吸收额外的物质,让恒星看起来就像“穿过了青春之泉”。

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在北极星上发现的差异。

“这是一个不太可能的场景,但不是不可能的,”研究人员写道。到目前为止,没有一个解决方案是完全令人满意的。尼尔逊和布林写道:“北极星仍然是一个经久不衰的谜,我们测量的越多,似乎理解的越少,除此之外,很难得出有意义的结论。”

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