Mit dem Nordstern ist etwas los.
Die Menschen haben den Nordstern seit Jahrhunderten beobachtet. Der helle Stern, auch als Polaris bekannt, befindet sich fast direkt über dem Nordpol der Erde und dient als Orientierungspunkt am Himmel für Reisende ohne Kompass. Es ist auch die nächste Cepheid der Erde, eine Art Stern, der regelmäßig in Durchmesser und Helligkeit pulsiert. Und Polaris ist Teil eines binären Systems. Es hat eine dunklere Schwester, bekannt als Polaris B, die wir von der Erde aus umkreisen können.
"Wenn wir jedoch mehr lernen, wird klar, dass wir weniger verstehen", schrieben die Autoren eines neuen Papiers über den berühmten Stern über Polaris.
Das Problem mit Polaris ist, dass sich niemand darauf einigen kann, wie groß oder weit es ist.
Astrophysiker haben einige Möglichkeiten, die Masse, das Alter und die Entfernung eines Sterns wie Polaris zu berechnen. Eine Methode ist ein stellares Evolutionsmodell, sagte der neue Co-Autor der Studie, Hilding R. Neilson, Astrophysiker an der Universität von Toronto. Forscher können die Helligkeit, Farbe und Pulsationsrate des Sterns untersuchen und anhand dieser Daten herausfinden, wie groß und hell er ist und in welchem Lebensabschnitt er sich befindet. Sobald diese Details ausgearbeitet sind, ist es nicht schwer, sagte Neilson gegenüber Live Science herauszufinden, wie weit der Stern entfernt ist; Es ist ziemlich einfach zu rechnen, wenn Sie wissen, wie hell der Stern wirklich ist und wie dunkel er von der Erde aus aussieht.
Diese Modelle sind besonders präzise für Cepheiden, da ihre Pulsrate in direktem Zusammenhang mit ihrer Leuchtkraft oder Helligkeit steht. Das macht es einfach, die Entfernung zu einem dieser Sterne zu berechnen. Astronomen sind sich so sicher, dass sie diese Beziehung verstehen, dass Cepheiden zu kritischen Werkzeugen für die Messung von Entfernungen im gesamten Universum geworden sind.
Es gibt aber auch andere Möglichkeiten, Polaris zu untersuchen, und diese Methoden stimmen nicht mit den Sternentwicklungsmodellen überein.
"Polaris ist das, was wir eine astrometrische Binärdatei nennen", sagte Neilson, "was bedeutet, dass Sie tatsächlich sehen können, wie sein Begleiter um sie herumgeht, ähnlich wie ein Kreis, der um Polaris gezogen wird. Und das dauert ungefähr 26 Jahre."
Die Forscher haben noch keine detaillierten Beobachtungen einer vollständigen Schaltung von Polaris B gemacht. Aber sie haben in den letzten Jahren genug vom Begleitstern gesehen, um ein ziemlich detailliertes Bild davon zu bekommen, wie die Umlaufbahn aussieht. Mit diesen Informationen können Sie Newtons Gravitationsgesetze anwenden, um die Massen der beiden Sterne zu messen, sagte Neilson. Diese Informationen führen in Kombination mit neuen "Parallaxen" -Messungen des Hubble-Weltraumteleskops - eine weitere Methode zur Berechnung der Entfernung zum Stern - zu sehr genauen Zahlen für die Masse und Entfernung von Polaris. Diese Messungen sagen, dass es ungefähr das 3,45-fache der Sonnenmasse ist, geben oder nehmen Sie 0,75 Sonnenmassen.
Das ist viel weniger als die Masse, die Sie von Sternentwicklungsmodellen erhalten, die einen Wert von etwa dem Siebenfachen der Sonnenmasse vorschlagen.
Dieses Sternensystem ist auf andere Weise seltsam. Berechnungen des Alters von Polaris B legen nahe, dass der Stern viel älter ist als sein größeres Geschwister, was für ein binäres System ungewöhnlich ist. Typischerweise sind die beiden Sterne ungefähr gleich alt.
Neilson erstellte zusammen mit Haley Blinn, einem Studenten und Forscher an der Universität von Toronto, eine Vielzahl von Polaris-Modellen, um zu prüfen, ob diese Modelle alle über das System bekannten Daten in Einklang bringen können. Sie konnten nicht.
Eine Möglichkeit ist, dass mindestens eine der Messungen hier einfach falsch ist, schrieben die Forscher. Polaris ist ein besonders schwer zu studierender Stern, sagte Neilson. Es befindet sich über dem Nordpol der Erde und außerhalb des Sichtfelds der meisten Teleskope. Und die Teleskope, die über die notwendige Ausrüstung verfügen, um die Eigenschaften des Sterns genau zu messen, sind normalerweise dafür ausgelegt, viel schwächere, weiter entfernte Sterne zu untersuchen. Polaris ist zu hell für diese Instrumente; in der Tat ist es für sie blendend.
Aber die Datenforscher scheinen vertrauenswürdig zu sein, und es gibt keinen offensichtlichen Grund, diese Informationen anzuzweifeln, sagte Neilson.
Diese Ergebnisse führten Neilson und Blinn zu einer anderen, seltsameren Erklärung: Vielleicht war der Hauptstern des Polaris-Systems einmal zwei Sterne und sie schlugen vor einigen Millionen Jahren zusammen. Eine solche binäre Kollision, sagte Neilson, kann Sterne verjüngen, zusätzliches Material einbringen und die Sterne so aussehen lassen, als wären sie gerade "durch den Jungbrunnen gegangen".
Sterne, die aus binären Kollisionen resultieren, passen nicht genau zu Sternentwicklungsmodellen, und ein solches Ereignis könnte die bei Polaris festgestellte Diskrepanz erklären.
"Dies wäre ein unwahrscheinliches, aber nicht unmögliches Szenario", schrieben die Forscher.
Bisher ist keine der Lösungen vollständig zufriedenstellend.
"Es ist schwierig, signifikante Schlussfolgerungen zu ziehen, die über die Tatsache hinausgehen, dass Polaris weiterhin ein dauerhaftes Rätsel ist. Je mehr wir messen, desto weniger scheinen wir zu verstehen", schrieben Neilson und Blinn.
