Голямата загадка Поларис

Хората наблюдават Полярната звезда от векове. Ярката звезда, известна още като Поларис, е почти директно над Северния полюс на Земята и служи като ориентир в небето за пътуващите без компас. Това е и най-близкият цефеид на Земята, вид звезда, която пулсира редовно и като диаметър, и като яркост. Поларис е част от двоична система; има малко по-затъмнена сестра, известна като Polaris B, която можем да гледаме как я обикаля и от Земята.

„Непрекъснато научаваме повече и в същото време ни става ясно, че разбираме по-малко за Поларис“, написаха авторите на ново изследване за известната звезда.

Проблемът с Полярната звезда е, че учените не могат да се съгласят нито на какво разстояние от Земята е тази звезда, нито колко голяма е тя.

Астрофизиците имат няколко начина да изчислят масата, възрастта и разстоянието на звезда като Поларис.

„Един от методите е звезден модел на еволюция“, казва съавторът на новото изследване Хилдинг Р. Нилсън, астрофизик от Университета в Торонто. Изследователите могат да изучават яркостта, цвета и скоростта на пулсация на звездата и да използват тези данни, за да разберат колко е голяма и ярка и в какъв етап от живота си е тя. След като тези подробности бъдат изработени, според Нилсън не е трудно да се разбере колко далеч е звездата.

„Това е доста проста математика, след като разберете колко ярка е всъщност звездата и колко затъмнена изглежда тя от Земята.“

Тези модели са особено прецизни за цефеидите, тъй като скоростта на пулсирането им е пряко свързана с яркостта им. Това прави лесно да се изчисли разстоянието до някоя от тези звезди. Астрономите са толкова сигурни, че разбират тази връзка, че цефеидите са се превърнали в критични инструменти за измерване на разстояния във цялата Вселена.

Но има и други начини за изследване и измерване на Поларис и тези методи дават различни резултати от моделите на звездна еволюция.
„Полярната звезда е това, което наричаме астрометричен бинар“, казва Нилсън. „Това означава, че всъщност може да се види спътника му, който обикаля около него, като прави нещо като кръг около Поларис. Една такава обиколка отнема около 26 години“.

Изследователите все още не са направили подробни наблюдения на пълна обиколка направена от Поларис Б. Но те са видели достатъчно от нея през последните години, за да имат доста подробна картина как изглежда орбитата й. Разполагайки с тази информация, към нея могат да се приложат законите на гравитацията на Нютон за измерване на масите на двете звезди, обяснява Нилсън. Тази информация в комбинация с новите паралелни измервания на космическия телескоп Хъбъл – друг начин за изчисляване на разстоянието до звездата – води до много точни числа за масата на Поларис и разстоянието от Земята до тази звезда.

Измерванията показват, че Полярната звезда има 3,45 пъти по-голяма маса от тази на Слънцето. Това обаче, е около два пъти по-малко от масата, получена според моделите на звездна еволюция, които предполагат стойност около седем пъти по-голяма от масата на слънцето.

Тази звездна система е странна и по други причини. Изчисленията за възрастта на Поларис В предполагат, че звездата е много по-стара от по-големия си брат, което е необичайно за бинарна система. Обикновено двете звезди са на една и съща възраст.

Нелсън, заедно с Хейли Блин, също от Университета в Торонто, генерират огромен набор от модели на Поларис, за да видят дали тези модели могат да съгласуват всички данни, известни досега за системата. Не се е получило и голяма част от наличните данни са несъвместими едни с други. Една от възможностите да се обясни това разминаване е поне едно от измерванията да е просто грешно, пишат изследователите.

Полярната звезда е особено трудна за изучаване, заявява Нилсън. Разположена над земния Северен полюс, тя е извън зрителното поле на повечето телескопи. А телескопите, които разполагат с необходимото оборудване за прецизно измерване на свойствата на звездата, обикновено са проектирани да изучават много по-бледи, по-далечни звезди. Полярната звезда е твърде ярка за тези инструменти; всъщност направо е ослепително ярка за тях.

Изследователите обаче, определят данните като надеждни и нямат очевидна причина да се съмняват в тази информация, заявява Нилсън.

Тези открития доведоха Нилсън и Блин до друго, по-странно обяснение: Може би главната звезда на системата Поларис някога е била двойна звезда и двете звезди са се сблъскали преди милиони години. „Подобен бинарен сблъсък“, казва Нилсън, „може да подмлади звездите, придърпвайки допълнителен материал. Звездите, произтичащи от бинарни сблъсъци, не пасват добре на звездни модели на еволюция и подобно събитие би могло да обясни разминаването, открито при Полярната звезда.“

„Това би бил малко вероятен сценарий, но не невъзможен“, пишат изследователите.

Засега нито едно от решенията не е напълно удовлетворяващо.
„Предизвикателство е да се направят значителни и категорични изводи отвъд факта, че Полярната звезда продължава да е трайна мистерия и колкото повече измерваме, толкова по-малко изглежда да разбираме“, пишат Нилсън и Блин.