幾個世紀過去了,科學家突然發現北極星有點問題!

幾個世紀過去了,科學家突然發現北極星有點問題!

北極星對於人們來說已經耳熟能詳,實際上人們認識北極星已經有幾個世紀了。這顆太難控指引人們方向的明亮星星,它就是北極星,幾乎就在地球北極的正上方,對於沒有指南針的旅行者來說,它是天空中的一個“指引者”。而實際上它是地球上離我們最近的造父變星,一種直徑和亮度有規律地跳動的恆星。北極星是一個雙星系統的一部分;它有一個較暗的妹妹,被稱為北極星B,我們可以看到它在地球上環繞。

然而,正所謂欲知欲少,隨著我們瞭解的越來越多,很明顯我們對北極星的瞭解越來越少,北極星的問題在於,沒有人能就它有多大或有多遠達成一致。

天體物理學家有幾種方法來計算像北極星這樣的恆星的質量、年齡和距離。其中一種方法是恆星演化模型,多倫多大學的天體物理學家Hilding R。 Neilson說。研究人員可以研究這顆恆星的亮度、顏色和脈動率,並利用這些資料來確定它有多大、有多亮,以及它處於生命的哪個階段。尼爾森在接受《生活科學》雜誌採訪時表示,一旦這些細節都弄清楚了,就不難算出這顆恆星離我們有多遠了;一旦你知道了這顆恆星有多亮,從地球上看有多暗,這就很簡單了。

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這些模型對造父變星特別精確,因為它們的脈衝率與它們的亮度直接相關。這使得計算到這些恆星的距離變得很容易。天文學家確信他們瞭解這種關係,造父變星已經成為測量整個宇宙距離的關鍵工具。但還有其他方法來研究北極星,這些方法與恆星演化模型不一致。

“北極星是我們所說的天體測量雙星,”尼爾森說,“這意味著你可以看到它的同伴繞著它轉,有點像繞著北極星畫了一個圓。這大約需要26年的時間。”

研究人員還沒有對“北極星b”的完整軌道做過詳細的觀察,但他們在最近幾年已經看到了足夠多的伴星,對其軌道有了相當詳細的瞭解。有了這些資訊,你可以應用牛頓引力定律來測量兩顆恆星的質量,尼爾森說。這些資訊,加上新的哈勃太空望遠鏡的“視差”測量——另一種計算到恆星距離的方法——導致了關於北極星質量和距離的非常精確的數字。這些測量表明它的質量大約是太陽質量的3。45倍,誤差為0。75倍。

這比你從恆星演化模型中得到的質量要小得多,後者的質量大約是太陽質量的7倍。

這個恆星系統在其他方面也很奇怪。對北極星B年齡的計算表明,這顆恆星比它的大兄弟星要老得多,這對於一個雙星系統來說是不尋常的。一般來說,這兩位明星年齡相仿。

尼爾森與多倫多大學(University of Toronto)的本科生、研究員黑利·布林(Haley Blinn)一起,建立了一套龐大的北極星模型,以考察這些模型是否能與已知的有關該系統的所有資料相符。他們不能。

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研究人員寫道,一種可能性是,至少有一種測量方法是錯誤的。尼爾森說,北極星是一顆特別難以研究的恆星。它位於地球北極之上,在大多數望遠鏡的視野之外。擁有精確測量恆星屬性所需裝置的望遠鏡,通常被設計成研究更暗淡、更遙遠的恆星。北極星對於那些儀器來說太亮了;事實上,這對他們來說是盲目的。

但是研究人員確實認為這些資料是可信的,而且沒有明顯的理由去懷疑這些資訊,尼爾森說。這些發現讓尼爾森和布林找到了另一種更奇怪的解釋:也許北極星系統的主要恆星曾經是兩顆恆星,它們在幾百萬年前撞到一起。尼爾森說,這樣的雙星碰撞可以讓恆星恢復活力,吸收額外的物質,讓恆星看起來就像“穿過了青春之泉”。

雙星碰撞產生的恆星並不完全符合恆星演化模型,這樣的事件可以解釋在北極星上發現的差異。

“這是一個不太可能的場景,但不是不可能的,”研究人員寫道。到目前為止,沒有一個解決方案是完全令人滿意的。尼爾遜和布林寫道:“北極星仍然是一個經久不衰的謎,我們測量的越多,似乎理解的越少,除此之外,很難得出有意義的結論。”

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