Среди зелени горы Вилсон в Калифорнии свой взгляд в бескрайний космос устремили шесть метровых телескопов, образующих CHARA Array – оптический интерферометр с самым высоким угловым разрешением в ближней инфракрасной области спектра. На его счету множество уникальных открытий, связанных со звёздами и экзопланетами. Недавно этот список пополнила и Полярная звезда: учёные впервые получили изображение её поверхности в высоком разрешении.
CHARA Array изучает свет космических объектов, обеспечивая новой информацией современных астрономов на пути к освоению Вселенной. Теперь же внимания телескопа удостоилась Полярная звезда, свет которой служил путеводителем для кочевников, путешественников, мореплавателей и учёных на протяжении всей истории человечества. Из-за лунно-солнечной прецессии в разное время ближайшими к полюсу оказывались разные звёзды, однако в нашу эру таковой является α Малой Медведицы, которая сохранит этот статус ещё на многие столетия. Потому в контексте современной истории понятие «Полярная звезда» служит именем собственным и относится именно к ярчайшей звезде Малой Медведицы – околополярного созвездия Северного полушария неба.
Наши визуальные познания от текущей Полярной звезде уходят корнями в далёкое прошлое, и по сей день астрономы профессионалы и любители устремляют свои инструменты навстречу α Малой Медведицы, чтобы запечатлеть её яркий мерцающий свет. Особенность CHARA Array заключается в том, что данная система использует тандем из шести телескопов. Получаемые данные центральный компьютер объединяет для формирования единой картины происходящего в максимальном разрешении. Чтобы запечатлеть Полярную звезду, астрономы использовали данные, собранные в период с 2016 по 2021 год. Полученное изображение раскрыло несколько новых деталей, неизвестных учёным ранее. Так, например, на поверхности звезды были зафиксированы чёткие затемнённые участки, похожие на солнечные пятна, которые время от времени появляются, меняют свою форму и исчезают.
Это открытие стало для учёных сюрпризом, поскольку Полярная звезда – это сверхгигант спектрального класса F7Ib, который, к тому же, является цефеидой – пульсирующей переменной звездой типа дельты Цефея. Это значит, что она разгорается и затухает с чёткой периодичностью в течение четырёхдневного цикла. Звёзды данного типа являются важным инструментом для измерения космических дистанций из-за предсказуемого цикла возрастания и уменьшения яркости. Благодаря CHARA Array астрономы впервые узнали, как выглядит поверхность цефеид, которая также может иметь участки охлаждённой материи. Кроме того, исходя из изменений вида пятен на поверхности α Малой Медведицы, учёные предположили наличие 120-дневного цикла вариации радиальной скорости звезды. В будущем исследователи надеются получить больше информации о механизмах формирования пятен на поверхности цефеид.
В отличие от нашего Солнца, Полярная звезда странствует по Вселенной не одна. Она является частью тройной звёздной системы, будучи самой яркой среди своих спутников. К слову, первоначальной задачей команды CHARA Array было построение карты орбиты звезды-компаньона α UMi P, которая делает полный оборот вокруг α Малой Медведицы за 30 лет. Из-за близости к сверхгиганту и меньшей яркости свечения эту звезду очень сложно обнаружить и исследовать. В частности, её существование удалось подтвердить лишь относительно недавно – в 2005 году при помощи телескопа Hubble. Используя мощности CHARA и интерферометра в Обсерватории Апачи-Пойнт, астрономы сумели идентифицировать параметры компаньонов. Так, они выяснили, что Полярная звезда имеет больший размер и массу, чем считалось прежде: она оказалась в 5 раз тяжелее Солнца. Кроме того, α Малой Медведицы демонстрирует большую пиковую яркость, чем предсказано для цефеид её размеров.