Полярная звезда — самая близкая и яркая переменная цефеид. Совсем недавно ее поведение изменилось. «Хайтек» рассказывает почему.
Одна из самых знаменитых звезд на ночном небе — Полярная звезда. Она не только самая яркая в созвездии Малой Медведицы (Малого Ковша). Также ее положение относительно северного полюса мира (на расстоянии менее 1°) делает ее полезной для ориентирования и навигации.
Истинная природа Полярной звезды
Современные астрономы выяснили, что, на самом деле, она представляет собой двойную систему, состоящую из желтого сверхгиганта F-типа (Полярная Аа) и меньшего желтого карлика главной последовательности (Полярис B). Дальнейшие наблюдения показали, что Полярная звезда Аа — это классическая переменная цефеида.
Что такое цефеиды?
Цефеиды — класс пульсирующих переменных звезд, прототипом которых стала δ Цефея. Цефеиды являются желтыми гигантами и сверхгигантами, среди переменных звезд они выделяются хорошо изученной зависимостью между периодом и светимостью. Цефеиды — это гиганты и сверхгиганты спектральных классов F, G и раннего K. Их блеск изменяется с амплитудой в 1–2, а спектральный класс — от F5–F8 в максимуме до F7–K1 в минимуме. Максимумы блеска, температуры и скорости расширения цефеид совпадают, однако не приходятся ни на максимум, ни на минимум радиуса.
Переменные цефеиды — это звезды, которые пульсируют радиально, поэтому по диаметру и температуре они тоже меняются радиально. Эти пульсации напрямую связаны с изменениями их яркости. Поэтому цефеиды очень полезны для измерения галактических и внегалактических расстояний.
Что не так с Полярной звездой?
Переменную природу Полярной звезды подтвердил в 1911 году датский астроном Эйнар ГерцсДапрунг, в честь которого частично назвали диаграмму Герцшпрунга — Рассела. Наблюдения, которые астрономы проводили на протяжении ХХ-го века, показали, что у Полярной звезды есть постоянный период пульсации, составляющий около четырех дней.
Записи показывают, что на протяжении большей части ХХ-го века период пульсации Полярной Аа увеличивался, а амплитуда — уменьшалась. Так, на протяжении более 150 лет и примерно до 2010 года этот период увеличивался примерно на четыре или пять секунд каждый год. Но недавно ситуация изменилась. Оказалось, что период пульсаций стал сокращаться, а амплитуда изменений скорости перестала расти. Это неожиданное изменение показывает, что ученые еще многого не знают о Полярной звезде и других подобных ей объектах.
Что сделал ученый?
Чтобы узнать больше о периоде пульсации Полярной звезды, автор нового исследования изучил данные об измерении лучевой (или радиальной) скорости (radial velocity, RV), которые астрономы собирали начиная с 1888 года.
Этот метод состоит в измерении спектров далекой звезды и поиске красного и синего смещения, которые указывают на то, что звезда движется вперед и назад (также он дает точные оценки его скорости). Выборка ученых включала более 3 600 измерений RV, включая почти 1 200 спектроскопических наблюдений, проведенных Ликской обсерваторией за более чем 60 лет.
Так ученый проследил эволюцию пульсационных свойств Полярной звезды, которая показала, как часто возникают импульсы, а также их амплитуду.
Что выяснилось?
«В начале 1990-х годов амплитуда стала настолько маленькой, что казалось, что пульсации вот-вот прекратятся. Однако к концу 1990-х годов она снова начала увеличиваться, что продолжалось примерно до 2015 года. Недавние наблюдения показывают, что амплитуда больше не увеличивается и может снова начать снижаться. Кроме того, спутники показали, что такое поведение, возможно, связано с тем фактом, что вокруг Полярной звезды вращается другая звезда, которая приближается к ней каждые 30 лет и может возмущать внешние слои цефеиды, где и происходят пульсации», — пишет ученый.
В общем, изменения в периоде пульсации Полярной звезды могут появиться в результате того, что ее спутник «беспокоит» ее всякий раз, когда приближаются друг к другу. Учтя это, Торрес вывел улучшенную спектроскопическую орбиту двойной системы, которую астрономы пытались решить на протяжении нескольких поколений.
Что в итоге?
Теперь ученые знают, что Полярная звезда ведет себя нерегулярно и непредсказуемо. Если подтвердится, что это связано с присутствием ее компаньона, это прольет свет на поведение других пульсирующих звезд с похожими свойствами и поможет нам понять природу других двойных звездных систем.
Результаты исследования опубликованы на сервере препринтов arXiv.
По информации https://hightech.fm/2023/09/17/polaris-cepheid-variable
