Она продолжает ломать астрономические модели эволюции звёзд.
Люди наблюдали за Полярной звездой веками. Яркая звезда, также известная как Полярная, находится почти прямо над северным полюсом Земли и служит в качестве ориентира в небе для путешественников. Это также самая близкая цефеида к Земле, тип звёзд, которые регулярно пульсируют при этом изменяя как свой диаметр, так и яркость. Полярная звезда является двойной звездой; компаньоном в системе является более тусклая сестра, известная как Полярная B.
“Однако, когда мы узнаём больше, становится ясно, что мы понимаем меньше о Полярной звезде”, – сказал соавтор нового исследования Хильдинг Р. Нилсон, астрофизик из Университета Торонто.
Проблема с Полярной звездой заключается в том, что никто не может точно определить, насколько она велика или далека.
У астрофизиков есть несколько способов вычислить массу, возраст и расстояние до звезды, подобной Полярной. Одним из методов является модель звёздной эволюции. Исследователи могут изучать яркость, цвет и скорость пульсации звезды и использовать эти данные, чтобы выяснить, насколько она велика и ярка, и на какой стадии жизни она находится. Как только эти детали определены, не составляет особого труда выяснить, как далеко находится звезда; это довольно простая математика, когда вы знаете, насколько яркая звезда на самом деле и насколько тусклой она выглядит с Земли.
Эти модели особенно точны для цефеид, поскольку их частота пульсаций напрямую связана с их светимостью или яркостью. Это позволяет легко рассчитать расстояние до любой из этих звёзд. Астрономы настолько уверены, что понимают эти соотношения, что цефеиды стали критически важными инструментами для измерения расстояний по всей Вселенной.
Но есть и другие способы изучения Полярной звезды, и эти методы не согласуются с моделями звёздной эволюции.
“Полярная – это то, что мы называем астрометрической двоичной системой, – сказал Нилсон, – что означает, что вы можете видеть, как её спутник движется вокруг неё. И на это уходит около 26 лет”.
Исследователи ещё не сделали подробных наблюдений за полным кругом Полярной B. Но они видели достаточно спутников в последние годы, чтобы иметь довольно подробную картину того, как выглядит орбита компаньонов. Получив эту информацию, вы можете применить закон тяготения Ньютона для измерения масс двух звёзд. Эта информация в сочетании с новыми измерениями “параллакса” космическим телескопом “Хаббл” – ещё один способ вычисления расстояния до звезды – приводит к очень точным значениям массы и расстояния до Полярной звезды. Эти измерения говорят, что она примерно в 3,45 ± 0,75 раза массивнее Солнца.
Это намного меньше, чем масса, которую вы получаете из моделей звёздной эволюции, которые предполагают значение, в семь раз превышающее массу Солнца.
Эта звёздная система странна и в других отношениях. Расчёты возраста Полярной B показывают, что звезда намного старше своего старшего брата, что необычно для двойной системы. Как правило, две звезды обычно оказываются примерно одного возраста.
Нейлсон вместе с Хейли Блинн, студентом и исследователем в университете Торонто, создали огромный набор моделей для Полярной звезды, чтобы посмотреть, могут ли эти модели согласовать все данные, известные о системе. Оказалось, что они не могут.
Возможно, всё дело в том, что по крайней мере одно из измерений неверно, писали исследователи. Полярная – особенно трудная звезда для изучения. Расположенная над Северным полюсом Земли, она находится вне поля зрения большинства телескопов. А телескопы, которые имеют необходимое оборудование для точного измерения свойств звезды, обычно предназначены для изучения более слабых, более отдалённых звёзд. Полярная звезда слишком яркая для этих инструментов; на самом деле, она ослепительна для них.
“Но полученные данные кажутся заслуживающими доверия, и нет никаких очевидных причин сомневаться в этой информации”, – сказал Нилсон.
Проведённая работа привела Нилсона и Блинна к другому, более странному объяснению: возможно, главная звезда в рассматриваемой двойной системе являлась когда-то двумя отдельными звёздами, и они слились вместе несколько миллионов лет назад. Такое двойное столкновение, может омолодить звёзды.
Звёзды, возникающие в результате двойных столкновений, не соответствуют моделям звёздной эволюции, и такое событие может объяснить несоответствие, обнаруженное для Полярной звезды.
“Это был бы маловероятный сценарий, но не невозможный”, – пишут исследователи.
Пока что ни одно из решений не является полностью удовлетворительным.
Таким образом Полярная звезда продолжает оставаться настоящей загадкой, и чем больше мы получаем данных, тем меньше мы понимаем.
