神秘的巨大黑影出现在北极星表面，天文学家：这事不寻常

北极星表面的首张高分辨率图像。

北极星伪彩色影像，表明其表面存在许多明暗交错的巨大斑点。拍摄这张照片实属不易，因为北极星在天空中所占的面积只及满月的60万分之一。CHARA阵列

人们对于北极星的感情源远流长。今天的北极星是指小熊座的勾陈一。天文学家曾经多次通过望远镜观察过它，只是通常不太看得清。而最近美国加州威尔逊山CHARA望远镜阵列拍摄了有史以来第一张勾陈一高分辨率影像，发现这颗恒星拥有一些人们从来都不知道的特征。

北极星。

在这些特征中最值得一提的是，北极星表面存在一些巨大的斑点，而且这些明暗交错的斑点还会随着时间的推移而发生变化。

恒星表面确实会出现许多斑点，比如我们的太阳黑子。但北极星不是一颗普通的恒星，它是一颗“造父变星”，它的亮度会周期性地发生变化。北极星的亮度变化周期大约是4天。

天文学家对造父变星偏爱有加，因为它们的表现实在是太有规律了，以至于可以把它们当作尺子，来丈量宇宙间的距离。通过观测造父变星肉眼所见亮度的周期性变化，能够反应它的真实亮度；而通过比较它的真实亮度和所见亮度之间的差异，可以计算出它和我们之间的距离。

恒星的亮度如果不发生这种脉动，想要知道它的真实亮度其实是很难的。因为我们不知道一颗昏暗的恒星究竟是距离我们远，还只是因为它小，或者其他更为奇怪的原因。

这次科学家是首度拍到北极星这样一颗造父变星表面的细节。但这些斑点还不是这次观测中唯一令人着迷的东西。

北极星并不如我们的太阳这样是个独身主义者。距离我们大约400多光年的北极星体积是太阳的46倍，而它其实隶属于一个三体系统。它与另外两颗恒星之间存在着引力束缚关系。我们通常只能看见它只是因为它比它的伴星亮得多。

距离它最近的伴星每30个地球年围绕北极星运行一周，另外一颗则要远一些。三颗恒星互相影响，形成了一个复杂的三体系统。由于距离最近的伴星相对很小很暗，因此直到2005年人们才发现。这一次，研究人员则试图对这颗伴星的运行轨迹进行一次测绘。

测绘结果是成功的。科学家据此还确认了北极星的质量大约是太阳的5倍，比理论值要大。这一结果颇具科学意义，因为这是人类首次明确地知道一颗造父变星的质量。根据这一测量结果，并结合它的距离，研究人员发现造父变星的实际亮度可能要高于基于演化轨迹质量的预测值。

不过北极星表面的斑点依然是最大的关注焦点。根据这些斑点的出现位置，以及恒星的自转周期，研究人员发现北极星会以120天为周期发生径向摆动。也就是说它会在朝向和背向观测者的方向上发生以120天为周期的前后位移。

这种摆动的原因，连同北极星表面斑点的存在和生成机制，都是下一步科学家需要解开的谜。

北极星和距离它最近的伴星。由哈勃太空望远镜拍摄。NASA / ESA

参考
New View of North Star Reveals Spotted Surface
https://news.gsu.edu/2024/08/20/new-view-of-north-star-reveals-spotted-surface-new-view-of-north-star-reveals-spotted-surface/
The Orbit and Dynamical Mass of Polaris: Observations with the CHARA Array
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ad5e7a