小熊座的北極星對地球而言是一顆特殊的星。千百年來,它都幾乎一直位於地球北極點的正上方,被我們當作“指北星”。但是在近年天文學家的研究中,它卻越來越顯現出了奇怪的一面。
以北極星為中心的“星軌”照片。由於它指向地球的北極點,因此在天空中幾乎是一動不動的。Shutterstock
北極星是一顆“造父變星”,一顆直徑和亮度會週期性變化的恆星。北極星還是一顆雙星,也就是說它其實是由兩顆星組成的。北極星的伴星叫北極星B,圍繞著北極星執行。這顆星相對更暗,也很奇怪。
發生在北極星身上最奇怪的一件事是,天文學家至今都不知道這顆恆星的品質究竟有多大。
要測量一顆恆星的品質,天文學家通常有幾種方法。其一是通過恆星演化模型來測算。通過恆星的顏色、亮度和脈動頻率,能夠獲知恆星的演化階段、光度和品質。
但是天文學家卻發現,當他們使用別的方法研究北極星時,得到的結果卻大相徑庭。
北極星伴星的公轉週期是26年,據此研究人員可以算出這兩顆恆星的大致品質。用哈勃太空望遠鏡的“視差”法進行測量,還可以得到這兩顆星品質的精確值。天文學家發現,北極星的品質大約是太陽的3.45倍,正負有0.75個太陽品質的誤差。
而這一結果與通過恆星演化模型得到的結果嚴重不符。恆星演化模型推演結果表明北極星的品質大約是太陽的7倍。
計算結果還顯示,北極星B的年齡要比北極星大很多。這也很奇怪。因為雙星的年齡通常是相同的。
研究人員為此傷透了腦筋。他們建了很多模型,試圖調和這些矛盾,但都未成功。
人們有理由懷疑測量中存在錯誤。北極星是一顆特別難研究的恆星。它高懸在地球北極點的上空,很多大型望遠鏡在赤道附近乃至南半球;它很亮,而測量恆星引數的很多專業裝置更擅長觀測暗星——北極星對它們而言可能太亮了。
但是資料看起來卻是可信的,也沒有明顯的理由讓研究人員去懷疑這些資訊。
能夠解釋北極星異常的理論確實還有。這種理論雖然合理,但是卻很奇特,從概率上來說非常小。
這種理論就是,北極星是兩顆恆星合併的產物。從前北極星可能是一個三體系統,由三顆恆星組成。但是至少百萬年前,其中的兩顆合二為一了。這讓北極星看起來很年輕。
雙星合併產生的恆星,其特點常常不會完全符合一般的恆星演化模型。這就可以解釋為什麼我們會在北極星身上發現種種奇怪的現象。
但這只是一種猜測。事實是到目前為止,仍然沒有一種理論可以完全解釋北極星身上的所有怪現象。天文學家也越來越感到,似乎對北極星了解得越多,我們就越無法理解這顆大名鼎鼎的“指北星”。
參考:Something strange is going on with the North Star, https://www.livescience.com/north-star-cepheid-mystery.html