Новый вид Полярной звезды демонстрирует пятнистую поверхность

Изображение Полярной звезды в ложных цветах, полученное с помощью массива CHARA в апреле 2021 года, на котором видны большие яркие и темные пятна на поверхности. Полярная звезда выглядит примерно в 600 000 раз меньше полной Луны на небе. Автор: Georgia State University / CHARA Array

Северный полюс Земли указывает на направление в космосе, обозначенное Полярной звездой. Полярная звезда является как средством навигации, так и замечательной звездой сама по себе. Это самый яркий член тройной звездной системы и пульсирующая переменная звезда. Полярная звезда периодически становится ярче и тусклее по мере того, как диаметр звезды увеличивается и уменьшается в течение четырехдневного цикла.

Полярная звезда — это разновидность звезды, известной как переменная цефеида. Астрономы используют эти звезды в качестве «стандартных свечей», поскольку их истинная яркость зависит от периода пульсации: более яркие звезды пульсируют медленнее, чем более слабые. То, насколько яркой выглядит звезда на небе, зависит от ее истинной яркости и расстояния до звезды. Поскольку мы знаем истинную яркость цефеиды на основе ее пульсационного периода, астрономы могут использовать их для измерения расстояний до ее галактик и для вывода скорости расширения Вселенной.

Группа астрономов под руководством Нэнси Эванс из Центра астрофизики Гарвардского и Смитсоновского институтов наблюдала Полярную звезду с помощью оптической интерферометрической решетки CHARA из шести телескопов в Маунт-Вилсон, Калифорния. Целью исследования было составить карту орбиты близкого, слабого компаньона, который совершает оборот вокруг Полярной звезды каждые 30 лет.

«Небольшое расстояние и большой контраст в яркости между двумя звездами делают чрезвычайно сложной задачу определения двойной системы во время их максимального сближения», — сказал Эванс.

Массив CHARA расположен в обсерватории Маунт-Вилсон в горах Сан-Габриэль на юге Калифорнии. Шесть телескопов массива CHARA расположены вдоль трех плеч. Свет от каждого телескопа транспортируется по вакуумным трубам в центральную лабораторию объединения пучков. Все пучки сходятся на камере MIRC-X в лаборатории. Автор: Georgia State University

Массив CHARA объединяет свет шести телескопов, которые разбросаны по вершине горы в исторической обсерватории Маунт-Вилсон. Объединяя свет, массив CHARA действовал 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 захватывать детали звездных поверхностей.

Команда успешно отследила орбиту близкого компаньона и измерила изменения размера цефеиды по мере ее пульсации. Орбитальное движение показало, что масса Полярной звезды в пять раз больше массы Солнца. Изображения Полярной звезды показали, что ее диаметр в 46 раз больше диаметра Солнца.

Самым большим сюрпризом стало появление Полярной звезды на снимках крупным планом. Наблюдения CHARA дали первое представление о том, как выглядит поверхность переменной цефеиды.

«Снимки CHARA выявили большие яркие и темные пятна на поверхности Полярной звезды, которые менялись со временем», — сказала Гейл Шефер, директор CHARA Array. Наличие пятен и вращение звезды могут быть связаны со 120-дневным изменением измеренной скорости.

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

Новые наблюдения Полярной звезды были сделаны и зарегистрированы в рамках программы открытого доступа на массиве CHARA, где астрономы со всего мира могут подать заявку на получение времени через Национальную лабораторию оптико-инфракрасных астрономических исследований (NOIRLab).

Больше информации: Nancy Remage Evans et al, The Orbit and Dynamical Mass of Polaris: Observations with the CHARA Array, The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad5e7a

Источник: Georgia State University