Полярная звезда
Полярная звезда — звезда в северном циркумполярном созвездии Малая Медведица (Ursa Minor). Её традиционное обозначение — α Малая Медведица (латинизировано как Alpha Ursae Minoris), чаще всего именуется как Северная звезда. С видимой звёздной величиной, колеблющейся около 1,98, это самая яркая звезда в созвездии и легко видна невооружённым глазом ночью. Положение Полярной звезды находится менее чем в одном градусе от северного небесного полюса, из-за чего она в настоящее время является северной полярной звездой. Стабильное положение Полярной на небе северного полушария делает её важной для навигации[1]. Хотя Полярная звезда кажется невооружённому глазу точкой, она представляет собой тройную звёздную систему, включающую главную звезду — жёлтый сверхгигант Polaris Aa — и двух компаньонов: ближайшую звезду Polaris Ab и более удалённую Polaris B. Внешний компаньон B был открыт в августе 1779 года Уильямом Гершелем, а внутренняя пара Aa/Ab подтверждена лишь в начале XX века.
Как ближайшая к Земле цефеида, дистанция до Polaris Aa является важной частью космической лестницы расстояний. Измерения спутников Hipparcos и Gaia дают расстояние соответственно около 433 и 446 световых лет[2].
Звёздная система
Главная звезда системы — жёлтый сверхгигант спектрального класса F7Ib, имеющая массу около 5,4 масс Солнца. Polaris Aa стала первой классической цефеидой, массу которой удалось оценить по орбитальному движению. Два меньших спутника — Polaris B, звезда главной последовательности класса F3 массой 1,39 солнечных массы, находящаяся на расстоянии ~2400 астрономических единиц[3], и Polaris Ab, близкий спутник класса F6 с массой 1,26 солнечных массы. В январе 2006 года NASA опубликовало снимки, сделанные телескопом Хаббл, на которых видны все три компоненты тройной системы[4].
Polaris B различима даже в простые телескопы. Её открыл Уильям Гершель в августе 1779 года с помощью одного из лучших на тот момент телескопов-рефлекторов[5].
Переменность радиальной скорости Полярной A была замечена Кэмпбеллом в 1899 году, что свидетельствовало о двойной природе[6]. Мур в 1927 году показал, что изменения скорости связаны с сочетанием 4-дневного периода пульсаций и длительного орбитального периода с эксцентриситетом ~0,6[7]. В 1955 году Елизавета Рёмер пришла к периоду 30,46 лет, в дальнейшем период и элементы орбиты неоднократно уточнялись[8][9]. Компоненты, обозначавшиеся раньше как Polaris C и D, физически к системе не относятся[3][10].
Наблюдение
Главная компонента, сверхгигант Polaris Aa, — классическая цефеида с невысокой амплитудой переменности. Как ближайшая к Земле подобная переменная звезда[9], Полярная звезда интенсивно изучается, поскольку цефеиды служат стандартной свечой для измерения расстояний. Переменность Polaris была подозреваемой с 1852 года и подтверждена Э. Герцшпрунгем в 1911 году[12].
Яркость меняется в диапазоне 1,86–2,13 звёздной величины[13], Причём амплитуда не постоянна: до 1963 г. она превышала 0,1 зв. вел. и постепенно падала, после 1966 года резко снизилась до менее 0,05, затем снова начала увеличиваться — такого реверса не отмечено ни у одной другой цефеиды[14].
Период переменности (около 4 суток) также меняется: за год он увеличивается примерно на 4,5 секунды, кроме скачка в 1963–1965 гг. Возможно, это связано с наложением нескольких пульсационных мод[15][16][17]. В научной литературе нет единого мнения о том, ккакому типу пульсаторов относится Полярная звезда: основной моде или первой обертонной[18][17][19].
Температура Polaris меняется в пределах одного пульсационного цикла незначительно, но амплитуда и характер этих изменений непредсказуемы и могут зависеть от взаимодействия с Polaris Ab[20].
Значение как Полярной звезды
Поскольку Полярная звезда практически лежит на продолжении оси вращения Земли, она почти не перемещается на ночном небе — все остальные видимые звезды, напротив, совершат оборот вокруг неё. Благодаря этому Полярная звезда служит важнейшей опорной точкой навигации и астрометрии. Высота звезды над горизонтом практически равна широте наблюдателя.
В 2018 году расстояние Полярной до полюса составляло 0,66° (почти 40 угловых минут) и продолжает уменьшаться. Минимального удаления — около 0,45° — она достигнет вскоре после 2100 года[21]. С дальнейшей прецессией Земли она будет постепенно удаляться от полюса, уступив к 41 веку место Гамма Цефея, а к 91 веку — Денебу[22].
Полярная звезда была отмечена в классических астрономических произведениях, в том числе как ориентир для морской навигации[23].
Названия
Современное название Polaris (от лат. stella polaris, «полярная звезда») появилось в эпоху Возрождения, когда звезда приблизилась к полюсу[24][25]. Международный астрономический союз в 2016 году официально закрепил имя Polaris для α Малая Медведица Aa[26].
У древних народов и в научных традициях имеются варианты «северная», «полярная», «корабельная», «звезда моря» и др. В староанглийском — scip-steorra (звезда корабля). В арабской астрономии — al-Judayy («козлёнок»), в индийской традиции — Дхрува («неподвижная»). В литературе и поэзии во многих культурах Полярная звезда воспринималась как символ постоянства.
Расстояние
После открытия Ливитт периода–яркости для цефеид расстояние до Полярной стало ключевым вопросом. Оно критично для калибровки «лестницы расстояний», ведущей к оценке космологических масштабов[27].
Долгое время точность определения расстояния была низкой, поскольку методы основывались на теориях и фотометрии. С запуском спутника Hipparcos (1997) и далее Gaia (2018, 2020) погрешности сократились до единиц световых лет. Современное значение — около 446 световых лет по данным Gaia DR3[28].
Галерея
