Ученые впервые получили снимки поверхности Северной звезды с высоким разрешением
В нашей солнечной системе, рассыпанные по одному из зеленеющих горных склонов Земли, шесть белоснежных телескопов вглядываются в глубины вселенной. Работающие как единое целое, куполообразные сооружения собирают космический свет, чтобы помочь современным астрономам исследовать космос. Благодаря этой системе мы теперь обладаем яркой новой перспективой на свет, который направлял астрономов прошлого: Полярную звезду.
Наши визуальные знания о текущей Полярной звезде (из-за прецессии оси Земли это звание передается различным звездам в течение тысячелетий) глубокие и обширные. Художники, как старые, так и современные, изображали Полярис в своих работах, астрофотографы запечатлевали её со своих задних дворов, а ученые на протяжении десятилетий направляли на неё свои инструменты. Но что особенного в этих новых изображениях Поляриса, созданных благодаря CHARA Array на горе Вилсон в Калифорнии, так это их разрешение. Главное преимущество CHARA в том, что его телескопы работают совместно. Их световые данные объединяются в центральной установке, чтобы предоставить одно целое, четкое изображение источника. Как будто шестерка рабочих телескопов образует один гигантский телескоп диаметром 330 метров (1083 фута). И благодаря этому, разрешение изображений — в частности, угловое разрешение — просто превосходное.
И действительно, после изучения некоторых из этих изображений Поляриса, собранных на основе наблюдений CHARA с 2016 по 2021 год, ученые обнаружили ранее неизвестные особенности звезды. В частности, на поверхности Поляриса видны пятна, наподобие солнечных пятен на Солнце.
«На изображениях, полученных с помощью CHARA, были обнаружены большие яркие и темные пятна на поверхности Поляриса, которые менялись со временем,» — заявила Гейл Шафер, директор CHARA Array.
Одной из основных причин, почему это открытие стало неожиданностью, является тот факт, что Полярис — это не просто звезда. Это так называемая цефеида, яркость и тусклость которой периодически меняется. В частности, Полярис становится ярче и слабее в соответствии с четырехдневным циклом, и ученые обожают искать цефеиды из-за их предсказуемого поведения. Это позволяет использовать такие звезды для измерения космических расстояний. Наблюдение за изменением яркости цефеиды в течение одного цикла может показать её истинную яркость.
В противоположность этому, звезда без предсказуемых периодических пульсаций не была бы надежной для таких измерений. Без упрощений, тусклая звезда, например, могла бы быть либо очень далекой, либо просто маленькой. Или она могла бы быть странно тусклой по какой-то другой причине. Или же она могла бы просто находиться в фазе тусклости во время наблюдения.
Возвращаясь к этим пятнам, как заявляет команда CHARA, эти изображения высокой четкости Поляриса показывают первый «взгляд на поверхность цефеиды». И обнаружение пятен с этим первым взглядом оказалось весьма интригующим. Но эти пятна не были единственным результатом анализа команды.
Изображение Поляриса в фальшивом цвете, полученное CHARA Array в апреле 2021 года, показывает крупные яркие и темные пятна на поверхности. Полярис выглядит примерно в 600 000 раз меньшим, чем полная Луна на небе.
В отличие от нашего одинокого Солнца, Полярис не блуждает по вселенной в одиночку. С примерно 46-кратным размером нашего солнца и находясь на расстоянии более 400 световых лет от нас, это часть тройной звездной системы. Она просто самая яркая из своих «братьев и сестер». Изначальной целью исследования Поляриса с помощью CHARA было картографирование орбиты звезды, которая обходит нашу Полярную звезду каждые 30 лет. Эта звезда находится намного ближе, чем другая, что делает задачу сложной. Эта звезда расположена очень близко к Полярису, и её компаньон также крайне слабый. Его существование было подтверждено только около 2005 года благодаря космическому телескопу Хаббл.
«Малое расстояние между звездами и большой контраст в яркости делают крайне сложным разрешение двойной системы во время их ближайшего подхода,» — заявила Нэнси Эванс из Центра астрофизики Гарварда и Смитсоновского института, руководитель команды и соучастник открытия компаньона. По этой причине команда также использовала другие инструменты астрономии, например, спекл-интерферометр в обсерватории Апачи-Пойнт в Нью-Мексико.
Эта миссия оказалась успешной, помогая подтвердить, например, размеры Поляриса и предположив, что звезда может быть примерно в пять раз массивнее, чем Солнце — что больше, чем считалось ранее. Это важное открытие само по себе, так как, как сказала Эванс для ScienceNews, массу цефеид удавалось определить лишь в немногих случаях. Эта же находка поднимает интересные вопросы для дальнейшего изучения. «Масса в сочетании с расстоянием показывает, что цефеида светит ярче, чем предсказывается для этой массы по эволюционным трекам,» — пишут авторы исследования.
Тем не менее, пятнистая природа Полярной звезды, кажется, оказалась в центре внимания. Рассмотрев области звезды, на которых наблюдаются пятна, и скорость её вращения, ученые отметили, что Полярис вращается медленнее, чем Солнце. Это открытие добавляет новый слой к нашей пониманию механики цефеид и их эволюции. Медленное вращение может оказывать влияние на магнитное поле звезды, что, в свою очередь, может объяснить наличие пятен на её поверхности. Это открытие также дает возможность определить температуру поверхности звезды, поскольку яркие пятна указывают на более горячие регионы, а темные — на более холодные.
Однако это еще не конец исследований. Благодаря инструментам вроде CHARA Array, астрономы могут продолжать наблюдения за Полярисом и её компаньонами, чтобы собрать больше данных о динамике и особенностях звезды. Команда также надеется изучить ещё больше цефеид, чтобы узнать, встречаются ли подобные пятна и на других звездах этого типа. Эти дальнейшие исследования могут не только пролить свет на природу переменных звезд, но и улучшить методы измерения межзвездных расстояний, что важно для общей космологии.
Интерес к Полярису не утихает и среди других научных групп, работающих над различными аспектами астрофизики. Новый взгляд на звезду, представленный с помощью высокоточного оборудования, имеет далеко идущие последствия. Он не только обогащает наше знание конкретной звезды, но и побуждает пересматривать теоретические модели, возможно, обогащая их новыми переменными. Каждый новый факт или аномалия, выявленные такие инструменты, как CHARA Array, делают вселенную ещё более загадочной и привлекательной для изучения.
В итоге, благодаря работе множества энтузиастов, ученых и инженеров, использование передовых массивов телескопов, таких как CHARA, продолжает расширять горизонты наших знаний. Наблюдения и открытия ученых не только придают новый смысл старым звездам, но и действительно меняют наше восприятие вселенной и нашего места в ней. Попутно, каждое новое открытие в космосе вдохновляет нас самих на дальнейшие исследования и познание непознанного.
В нашем Telegram‑канале, и группе ВК вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
Похожие статьи
ДРУГИЕ НОВОСТИ
