Астрономы напрямую рассмотрели фотосферу Полярной звезды

Астрономы при помощи интерферометра CHARA впервые получили изображения фотосферы Полярной звезды Aa, которая является переменным сверхгигантом. Звезда оказалась массивнее, чем считалось ранее, а ее светимость выше, чем предполагают модели. Наблюдения также выявили в фотосфере структуры, которые могут быть пятнами или гранулами. Статья опубликована в The Astrophysical Journal.

Цефеиды представляют собой переменные сверхгиганты спектральных типов F и G типичной массой около четырех—пяти масс Солнца (однако могут быть и больше 11 масс Солнца). Пульсации их внешних слоев проявляются в виде изменения радиуса и температуры звезды, что создает переменность блеска. Период изменения блеска, в свою очередь, четко связан со светимостью этих звезд, благодаря чему они стали первыми «стандартными свечами», используемыми для измерения расстояния до галактик, в которых они находятся.

Цефеиды также интересны для проверок теорий эволюции массивных звезд на последних этапах жизни, если известны их точные массы. Для их измерения хорошо подходят двойные системы, содержащие цефеиды, где можно измерить параметры орбиты различными методами.

Группа астрономов во главе с Нэнси Эванс (Nancy Remage Evans) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики опубликовала результаты наблюдений в период с 2016 по 2021 год за Полярной звездой Aa при помощи наземного интерферометра CHARA (Center for High Angular Resolution Astronomy), включающего в себя шесть телескопов обсерватории Маунт-Вилсон. Наблюдения велись при помощи инфракрасных приемников MIRC и MIRC-X, изображения звезды создавались при помощи алгоритмов реконструкции изображений для оптической интерферометрии SQUEEZE, SURFING и ROTIR. Дополнительные данные наблюдений были получены при помощи спекл-интерферометрии в обсерватории Апачи-Пойнт.

Полярная звезда — тройная звездная система, где компонент Aa представляет собой ближайшую и хорошо известную классическую цефеиду. Она обладает более мелкими компаньонами в виде звезд главной последовательности и является желтым сверхгигантом с предполагаемой массой около 3,45 масс Солнца, который пульсирует в первом обертоне с небольшой амплитудой, которая может меняться со временем.

Новые данные наблюдений дополняют более ранние астрометрические наблюдения, позволяя охватить примерно три четверти орбиты двойной системы, содержащей цефеиду. Орбита характеризуется периодом 29,4 года, эксцентриситетом 0,635 и наклонением 127,5 градуса. Новая оценка массы цефеиды составляет 5,13 ± 0,28 масс Солнца, ее светимость больше, чем предсказывается текущими моделями, предсказывающими эволюцию звезды такой массы.

Ученые также впервые реконструировали ряд изображений фотосферы звезды. Средний диаметр звезды составляет 46,27 радиусов Солнца при принятом расстоянии до нее в 446,5 световых лет. При этом, отклонение наблюдаемого среднего диаметра от ожидаемых изменений за счет пульсаций во время четырехдневного цикла несколько больше, чем ожидалось. Наблюдаемые в фотосфере Полярной звезды Aa структуры могут быть пятнами, создаваемыми магнитными полями, или же быть супергранулами, создаваемыми процессами конвекции в плазме.

А посмотреть на то, как выглядит сверхгигант Бетельгейзе, и как он затмевался облаком пыли, можно тут и тут.