科学家首次收集北极星表面的高分辨率图像

从法国看到的北极星。（图片来源：Getty Images）

（蜘蛛网eeook.com）据美国太空网（Monisha Ravisetti）：在我们的太阳系中，散布在地球上一座青翠的山脉上，六架蛋壳白色的望远镜凝视着宇宙的深处。作为一个有凝聚力的蜂巢，圆顶结构收集宇宙光来指导现代天文学家探索太空——正是由于这个蜂巢，我们现在对过去指导天文学家的光有了一个辉煌的新视角：北极星。

我们对当前北极星的视觉知识（由于地球的轴向摆动，这个头衔在漫长的岁月里传递给了不同的恒星）很深。新旧艺术家都在他们的画作中描绘了北极星闪闪发光，天文摄影师在他们的后院拍摄了它，科学家们几十年来一直用他们的仪器指向它。但是，这些由加利福尼亚州威尔逊山的CHARA阵列提供的新北极星视图的特别之处在于分辨率。正如前文所述，CHARA的独特之处在于其望远镜能够协同工作。他们的光数据被组合在一个中央设施中，以提供一个完整、清晰的光源图像。这就好像六台工作望远镜组成了一台直径为330米（1083英尺）的终极望远镜。因此，该项目的图像分辨率——特别是角分辨率——非常出色。

果然，在检查了这些北极星图像中的一些图像，并将其与2016年至2021年间拍摄的CHARA观测结果结合起来后，科学家们发现了这颗恒星的一些以前未知的特征。最值得注意的是，恒星表面有明显的斑点，有点像我们偶尔在太阳上看到的太阳黑子。

CHARA阵列主任Gail Schaefer在一份声明中说：“CHARA图像显示，北极星表面有大的亮点和暗点，并且随着时间的推移而变化。”。

这一发现令人惊讶的主要原因之一是北极星不是一颗老恒星。这是一种被称为造父变星的恒星，这意味着它会周期性地变亮和变暗。北极星特别是根据四天的周期变得更亮和更暗，科学家们喜欢定位造父变星，因为这种行为非常可预测。这是因为它允许这些恒星用于宇宙距离测量。基本上，观察造父变星在一个周期内的亮度变化可以揭示其真实亮度。

相比之下，如果没有可预测的周期性脉动，恒星进行此类测量将不太可靠。例如，一颗暗淡的恒星可能很遥远，也可能很小——或者，由于其他原因，它可能会奇怪地暗淡。或者，在观察到它的时候，它可能只是碰巧很暗。

正如CHARA团队所说，回到这些斑点，这些北极星的高分辨率图像标志着第一次“看到造父变星表面的样子”。因此，找到第一次看到的斑点很有趣。但这些斑点并不是团队分析的唯一结果。

2021年4月拍摄的北极星CHARA阵列假彩色图像，显示了表面上的大亮点和暗点。北极星看起来比天空中的满月小约60万倍。（图片来源：CHARA Array）

与我们孤独的太阳不同，北极星不会独自在宇宙中漫游。它的大小大约是我们主星的46倍，距离我们400光年，是三星系统的一部分。它只是碰巧是它兄弟姐妹中最聪明的。事实上，CHARA北极星研究的最初目标是绘制每30年绕我们北极星一周的恒星的轨道图。这是一个比另一个更接近的，使这项努力成为一项复杂的壮举。这颗恒星不仅离北极星很近，而且它的伴星也非常微弱。直到2005年左右，由于哈勃太空望远镜的记录，它才被证实存在。

哈佛大学和史密森尼天体物理中心的团队负责人南希·埃文斯在声明中说：“两颗恒星之间的小间距和大亮度对比使得在它们最接近的时候解析双星系统变得极其困难。”她也帮助识别了伴星。出于这个原因，该团队还研究了其他一些天文学工具箱，例如新墨西哥州阿帕奇点天文台的散斑干涉仪。

2006年哈勃太空望远镜观测到的北极星及其伴星。（图片来源：美国国家航空航天局、欧洲航天局、N.Evans（哈佛-史密森学会CfA）和H.Bond（STScI））

这项任务确实取得了成功，有助于确认北极星的大小，并表明这颗恒星的质量可能是太阳的五倍左右，比以前想象的要重。这一发现本身就很重要，因为正如埃文斯告诉《科学新闻》的那样，只有少数造父变星的质量得到了测定。这也提出了一些有趣的问题，供未来探索。例如，研究作者写道：“质量加上距离表明，造父变星比进化轨迹预测的质量更亮。”。

尽管如此，北极星的斑点性质似乎还是成为了人们关注的焦点。考虑一下，恒星上可见斑点的区域和恒星旋转的速度似乎表明了120天的径向速度变化——本质上是指沿着观察者的视线看到的物体速度的变化。这带来了另一个难题。

密歇根大学天文学教授、该研究的合著者约翰·蒙尼尔在声明中说：“我们计划在未来继续对北极星进行成像。”。“我们希望更好地了解在北极星表面产生斑点的机制。”

该研究于8月20日发表在《天体物理学杂志》上。