Полярная звезда - Polaris

Полярная звезда
Диаграмма, показывающая положение звезд и границы созвездия Малой Медведицы
Красный circle.svg
Полярная звезда (α Малая Медведица, обведена красным) в созвездии Малой Медведицы (белая область)
Данные наблюдений Epoch J2000       Equinox
Созвездие Малая Медведица
Произношение / Р л ɛər ɪ с , р ə -, - л æ г - / ;
Великобритания : / р ə л ɑːr ɪ с /
α UMi Aa
Прямое восхождение 02 ч 31 м 49,09 с
Склонение + 89 ° 15 ′ 50,8 ″
Видимая звездная величина (V) 1,98 (переменная 1,86–2,13)
α UMi Ab
Прямое восхождение
Склонение
Видимая звездная величина (V) 9.2
α UMi B
Прямое восхождение 02 ч 30 м 41.63 с
Склонение + 89 ° 15 ′ 38,1 ″
Видимая звездная величина (V) 8,7
Характеристики
α UMi Aa
Спектральный тип F7Ib
Индекс цвета U − B 0,38
Индекс цвета B − V 0,60
Тип переменной Классическая цефеида
α UMi Ab
Спектральный тип F6V
α UMi B
Спектральный тип F3V
Индекс цвета U − B 0,01
Индекс цвета B − V 0,42
Астрометрия
Радиальная скорость (R v ) −17 км / с
Собственное движение (μ) RA:  198,8 ± 0,20  мсек / год
Дек .:  -15 ± 0,30  мсек / год
Параллакс (π) 7,54 ± 0,11  мсд.
Расстояние 323-433  LY
(99-133  шт )
Абсолютная звездная величина  (M V ) −3.6 ( α UMi Aa )
3.6 ( α UMi Ab )
3.1 ( α UMi B )
Орбита
Начальный α UMi Aa
Компаньон α UMi Ab
Период (P) 29,59 ± 0,02 год
Большая полуось (а) 0,1204 ± 0,0059 дюйма
(≥2,90 ± 0,03  а.е. )
Эксцентриситет (e) 0,608 ± 0,005
Наклон (i) 146,2 ± 10,9 °
Долгота узла (Ω) 191,4 ± 4,9 °
Эпоха периастра (T) 1987,66 ± 0,13
Аргумент периастра (ω)
(вторичный)
123,01 ± 0,75 °
Полуамплитуда (K 1 )
(первичная)
3,72 ± 0,03 км / с
Подробности
α UMi Aa
Масса 5,4  М
Радиус 37,5  Р
Светимость (болометрическая) 1,260  л
Поверхностная сила тяжести (log  g ) 2,2  куб.
Температура 6015  К
Металличность 112% солнечная
Вращение 119 дней
Скорость вращения ( v  sin  i ) 14 км / с
Возраст 70  млн лет
α UMi Ab
Масса 1,26  М
Радиус 1.04  R
Светимость (болометрическая) л
Возраст 70  млн лет
α UMi B
Масса 1,39  М
Радиус 1.38  R
Светимость (болометрическая) 3,9  л
Поверхностная сила тяжести (log  g ) 4.3  cgs
Температура 6900  К
Скорость вращения ( v  sin  i ) 110 км / с
Положение (относительно α UMi Aa)
Составная часть α UMi Ab
Эпоха наблюдения 2005 г. 5880
Угловое расстояние 0,172
Позиционный угол 231,4 °
Положение (относительно α UMi Aa)
Составная часть α UMi B
Эпоха наблюдения 2005 г. 5880
Угловое расстояние 18,217
Позиционный угол 230,540 °
Прочие обозначения
Полярная звезда, Полярная звезда, Киносура, Алруккаба, Феника, Навигатория, Звезда Аркадии, Йилдуз, Мисмар, Альфа UMi, α UMi , 1 Малая Медведица , BD + 88 ° 8 , FK5  907, GC  2243, HD  8890, HIP  11767, HR  424, SAO  308, ADS  1477, CCDM J02319 + 8915
Ссылки на базы данных
SIMBAD α UMi A
α UMi B

Polaris является звездой в северной приполярной созвездии из Малой Медведицы . Она обозначается как α Малая Медведица ( латинизированная как Альфа Малая Медведица ) и обычно называется Полярной звездой или Полярной звездой . С видимой визуальной величиной, которая колеблется около 1,98, это самая яркая звезда в созвездии, и ночью ее легко увидеть невооруженным глазом. Положение звезды находится менее чем в градусе от северного полюса мира , что делает ее нынешней звездой северного полюса . Исторически стабильное положение звезды на северном небе делало ее полезной для навигации.

Пересмотренный параллакс Hipparcos дает расстояние до Полярной звезды около 433 световых лет (133 парсека ), в то время как расчеты некоторыми другими методами позволяют получить расстояние до 35% ближе. Несмотря на то, что невооруженным глазом она выглядит как единственная светящаяся точка, Полярная звезда представляет собой тройную звездную систему , состоящую из главного, желтого сверхгиганта, обозначенного Полярной звездой Aa, на орбите с меньшим спутником, Полярной звездой Ab; пара находится на более широкой орбите с Полярной звездой B. Внешняя пара AB была открыта в августе 1779 года Уильямом Гершелем .

Звездная система

Компоненты Полярной звезды, видимые космическим телескопом Хаббла

ПОЛАРИС Аа является эволюционировали желтого сверхгигантом из спектрального типа F7Ib с 5,4 солнечных масс ( M ). Это первая классическая цефеида , масса которой определяется по орбите. Два меньших спутника - это Полярная звезда B, звезда главной последовательности размером 1,39  M F3, движущаяся по орбите на расстоянии2400  астрономических единиц (а.е.) и Полярная звезда Ab (или P), очень близкая звезда главной последовательности F6 с массой 1,26  M . Полярную звезду B можно разрешить с помощью скромного телескопа. Уильям Гершель открыл звезду в августе 1779 года с помощью собственного телескопа-рефлектора , одного из лучших телескопов того времени. В январе 2006 года НАСА опубликовало изображения с телескопа Хаббл , на которых были показаны три члена тройной системы Полярной звезды.

О переменной лучевой скорости Полярной звезды А сообщил У. В. Кэмпбелл в 1899 году, предположив, что эта звезда является двойной системой. Поскольку Полярная звезда A - известная цефеидная переменная, Дж. Х. Мур в 1927 году продемонстрировал, что изменения скорости вдоль луча зрения были вызваны комбинацией четырехдневного периода пульсации в сочетании с гораздо более длинным орбитальным периодом и большим эксцентриситетом около 0,6. . Мур опубликовал предварительные орбитальные элементы системы в 1929 году, указав период обращения около 29,7 лет с эксцентриситетом 0,63. Этот период был подтвержден исследованиями собственных движений, проведенными Б.П. Герасимовичем в 1939 году.

В рамках своей докторской диссертации в 1955 году Э. Ремер использовала данные о лучевой скорости, чтобы получить орбитальный период 30,46 лет для системы Polaris A с эксцентриситетом 0,64. KW Kamper в 1996 году произвел изысканные элементы с периодом29,59 ± 0,02 года и эксцентриситет0,608 ± 0,005 . В 2019 году исследование Р.И. Андерсона дало период29,32 ± 0,11 года при эксцентриситете0,620 ± 0,008 .

Когда-то считалось, что существуют два более удаленных друг от друга компонента - Полярная звезда C и Полярная звезда D, - но было показано, что они физически не связаны с системой Полярной звезды.

Наблюдение

Изменчивость

Полярная звезда Aa, главный компонент сверхгиганта, представляет собой классическую переменную цефеид популяции I с низкой амплитудой , хотя когда-то считалось, что это цефеида типа II из-за ее высокой галактической широты . Цефеиды представляют собой важную стандартную свечу для определения расстояния, поэтому Полярная звезда как ближайшая такая звезда хорошо изучена. Изменчивость Полярного подозревалась с 1852 года; этот вариант был подтвержден Эйнаром Герцшпрунгом в 1911 году.

Диапазон яркости Полярной звезды составляет 1,86–2,13, но амплитуда изменилась с момента открытия. До 1963 г. амплитуда составляла более 0,1 звездной величины и очень постепенно уменьшалась. После 1966 г. она очень быстро уменьшалась, пока не стала меньше 0,05 звездной величины; с тех пор он беспорядочно колебался около этого диапазона. Сообщалось, что теперь амплитуда снова увеличивается, а разворота не наблюдались ни у одной другой цефеиды.

Полярная звезда и окружающая ее туманность интегрированного потока.

Период, составляющий примерно 4 дня, также со временем изменился. Он неуклонно увеличивался примерно на 4,5 секунды в год, за исключением перерыва в 1963–1965 годах. Первоначально предполагалось, что это связано с вековой эволюцией в сторону красного цвета (более низкой температуры) через полосу нестабильности цефеид , но это может быть связано с интерференцией между режимами пульсации первичного и первого обертона . Авторы расходятся во мнениях относительно того, является ли Polaris пульсатором основного тона или первого обертона, и пересекает ли он полосу нестабильности впервые или нет.

Температура Полярной звезды изменяется лишь на небольшую величину во время ее пульсаций, но величина этого изменения непостоянна и непредсказуема. Неустойчивые изменения температуры и амплитуда изменений температуры во время каждого цикла, от менее 50  К до, по крайней мере, 170 К, могут быть связаны с орбитой с Polaris Ab.

Исследования, опубликованные в журнале Science, показывают, что Полярная звезда сегодня в 2,5 раза ярче, чем когда ее наблюдал Птолемей , изменяясь с третьей звездной величины на вторую. Астроном Эдвард Гинан считает это замечательным изменением и официально заявляет, что «если они реальны, эти изменения в 100 раз больше, чем [те], которые предсказываются текущими теориями звездной эволюции ».

Роль полярной звезды

Поскольку Полярная звезда находится почти на прямой линии с осью вращения Земли «над» Северным полюсом - северным полюсом мира, - Полярная звезда почти неподвижна в небе, и все звезды северного неба, кажется, вращаются вокруг нее. Таким образом, он делает отличную неподвижную точку , с которой рисовать измерения для небесной навигации и астрометрии . Высота звезды над горизонтом дает приблизительную широту наблюдателя.

В 2018 году Полярная звезда находится на 0,66 ° от полюса вращения (в 1,4 раза больше лунного диска) и поэтому вращается вокруг полюса по небольшому кругу диаметром 1,3 °. Она будет ближе всего к полюсу (около 0,45 градуса) вскоре после 2100 года. Дважды в каждый звездный день азимут Полярной звезды будет истинным севером; в остальное время он смещен на восток или запад, и азимут необходимо откорректировать с помощью таблиц или практического правила . Наилучшее приближение сделано с использованием переднего края астеризма « Большая Медведица » в созвездии Большой Медведицы. Передний край (определяемый звездами Дубхе и Мерак ) привязан к циферблату, а истинный азимут Полярной звезды рассчитан для разных широт.

Видимое движение Полярной звезды к полюсу мира и в будущем от него связано с прецессией равноденствий . Звездный полюс отодвинется от α UMi после 21 века, пройдет рядом с Гамма Цефеи примерно к 41 веку и приблизится к Денебу примерно к 91 веку .

Небесный полюс находился близко к Тубану около 2750 г. до н.э., а во времена классической античности он был немного ближе к Кочабу (β UMi), чем к Полярной звезде, хотя все еще примерно10 ° от любой звезды. К концу поздней античности это было примерно такое же угловое расстояние от β UMi, что и до α UMi . Греческий мореплаватель Пифей ок. 320 г. до н.э. описал небесный полюс как лишенный звезд. Тем не менее, как один из самых ярких звезд , близких к Полюсу, Polaris была использована для навигации по крайней мере , от поздней античности, и описала , как ἀεί φανής ( AEI Фанес ) «всегда виден» на Stobaeus (пятый век), и это может быть разумно описывается как stella polaris примерно с Средневековья . Во время своего первого трансатлантического путешествия в 1492 году Христофор Колумб должен был исправить «круг, описанный полярной звездой вокруг полюса». В шекспировской пьесе Юлий Цезарь , написанной около 1599, Цезарь описывает себя как « в качестве постоянная как северной звезды», хотя во времена Цезаря не было постоянной полярной звездой.

Полярная звезда упоминается в книге Натаниэля Боудитча 1802 года « Американский практический навигатор» , где она указана как одна из навигационных звезд .

Имена

В концепции этого художника изображены: сверхгигант Полярная звезда Aa, карлик Полярная звезда Ab и далекий компаньон-карлик Полярная звезда B.

Современное название Polaris укорачивается от New Латинской Стела Поларис « Полярная звезда », придуманный в эпоху Возрождения , когда звезда подошла к Полюсу в пределах нескольких градусов. Джемма Фризиус , писавшая в 1547 году, назвала ее stella illa quae polaris dicitur («та звезда, которая называется« полярной »»), поместив ее на 3 ° 8 'от полюса неба.

В 2016 году Международный астрономический союз организовал Рабочую группу по именам звезд (WGSN) для каталогизации и стандартизации имен собственных для звезд. Первый бюллетень WGSN от июля 2016 года включал таблицу первых двух групп имен, утвержденных WGSN; который включал Полярную звезду α Малой Медведицы Aa.

В древности Полярная звезда еще не была ближайшей к небесному полюсу звездой, видимой невооруженным глазом, и для навигации использовалось все созвездие Малой Медведицы, а не какая-либо отдельная звезда. Полярная звезда двигалась достаточно близко к полюсу, чтобы быть ближайшей звездой, видимой невооруженным глазом, хотя все еще находилась на расстоянии нескольких градусов в раннем средневековье, и многочисленные названия, относящиеся к этой характеристике как полярная звезда , использовались со средневековья. . На древнеанглийском языке он назывался scip-steorra («корабль-звезда»); В староанглийской рунической поэме , то Т-руна , видимо , связана с «приполярным созвездием», по сравнению с качеством непоколебимости или честь.

В индуистских пуранах он олицетворялся под именем Дхрува («неподвижный, неподвижный»). В дальнейшем период средневековья, он стал ассоциироваться с Мэриан названием в Stella Maris «Звезда моря» (так в Бартоломей Английского , с. 1270) Пожилым английским названием, засвидетельствовано с 14 - го века, является путеводной звездой «путеводной звездой», Родственны древнескандинавскому leiðarstjarna , средневерхненемецкому leitsterne .

Древнее название созвездия Малой Медведицы, Киносура (от греческого κυνόσουρα «собачий хвост»), стало ассоциироваться с полярной звездой, в частности, в период раннего Нового времени. Явное отождествление Марии как stella maris с полярной звездой ( Stella Polaris ), а также использование Cyonsura в качестве имени звезды очевидно в названии Cynosura seu Mariana Stella Polaris (то есть «Cynosure, или Marian Polar. Звезда »), сборник стихов Марии, изданный Николаем Луценсисом (Niccolo Barsotti de Lucca) в 1655 году.

Его имя в традиционной доисламской арабской астрономии было al-Judayy الجدي («козленок» в смысле молодого козла [le Chevreau] в Description des Etoiles fixes), и это имя использовалось в средневековой исламской астрономии как хорошо. В те времена он еще не был так близко к северному полюсу мира, как сейчас, и использовался для вращения вокруг полюса.

Спенсер назвал его символом стойкости в поэзии, «твердой звездой» . Шекспира «сек сонет 116 является примером символики Полярной звезды , как основополагающий принцип:„[Любовь] является звездой каждой блуждающей коры / Чьей неизвестно Ворс, хотя его высота будет принята.“ В « Юлии Цезаре » Цезарь объясняет свой отказ дать помилование словами: «Я такой же постоянный, как северная звезда / Чья истинная неподвижность и качество покоя / На небосводе нет товарищей». / Небеса окрашены бесчисленные искры, / Они все огонь, и каждый светит, / Но есть только одна во всем, что занимает свое место; / Так и в мире "(III, I, 65–71). Конечно, Полярная звезда не будет «постоянно» оставаться полярной звездой из-за прецессии , но это будет заметно только через столетия.

В астрономии инуитов Полярная звезда известна как Никирцуитук . Он изображен на флаге и гербе в канадской территории инуитов Нунавут , а также на флаге в США штате Аляска .

В традиционных знаниях о звездах лакота Полярная звезда называется «Wičháȟpi owáŋžila». Это переводится как «Звезда, которая сидит неподвижно». Это имя происходит из рассказа Лакота, в котором он женился на Тапун Сан Вин «Рыжая женщина». Однако она упала с небес, и в своем горе он смотрел вниз с «ваŋкату» (вышеупомянутой земли) навсегда.

Расстояние

Звездный параллакс является основой для парсека , который представляет собой расстояние от Солнца до астрономического объекта, имеющего угол параллакса в одну угловую секунду . (1 AU и 1 шт. Не в масштабе, 1 шт. = Около 206265 AU)

Во многих недавних работах вычисляется расстояние до Полярной звезды примерно в 433 световых года (133 парсека) на основе измерений параллакса с астрометрического спутника Hipparcos . Более старые оценки расстояния часто были немного меньше, а исследования, основанные на спектральном анализе с высоким разрешением, показывают, что расстояние может быть на 110 световых лет ближе (323 св. Лет / 99 пк). Полярная звезда - ближайшая к Земле цефеида, поэтому ее физические параметры имеют решающее значение для всей астрономической шкалы расстояний . Кроме того, это единственный автомобиль с динамически измеряемой массой.

Выбранные оценки расстояния до Полярной звезды
Год Составная часть Расстояние, ly ( пк ) Примечания
2006 г. А 330 св. Лет (101 шт.) Тернер
2007 г. А 433 св. Лет (133 шт.) Hipparcos
2008 г. B 359 св. Лет (110 шт.) Усенко и Клочкова
2013 B 323 св. Лет (99 шт.) Тернер и др.
2014 г. А ≥ 385 св. Лет (≥ 118 шт.) Нилсон
2018 г. B 521 св. Лет (160 шт.) Бонд и др.
2018 г. B 445,3 св. Лет (136,6 шт.) Gaia DR2
2020 г. B 447,6 св. Лет (137,2 шт.) Gaia EDR3
Новая редакция наблюдений от 1989-1993, впервые опубликованной в 1997 году
B Статистическое расстояние, рассчитанное с использованием слабого расстояния до

Космический аппарат Hipparcos использовал звездный параллакс для измерений в 1989 и 1993 годах с точностью до 0,97  миллисекунд (970 микросекунд), и он получил точные измерения для звездных расстояний на расстоянии до 1000 пк. Данные Hipparcos были снова исследованы с использованием более совершенных методов исправления ошибок и статистических методов. Несмотря на преимущества астрометрии Hipparcos , была отмечена неопределенность в его данных Polaris, и некоторые исследователи подвергли сомнению точность Hipparcos при измерении двойных цефеид, таких как Polaris. Уменьшение Hipparcos специально для Полярной звезды было пересмотрено и подтверждено, но до сих пор нет широкого согласия относительно расстояния.

Следующим важным шагом в области высокоточных измерений параллакса является космическая астрометрическая миссия Gaia , запущенная в 2013 году и предназначенная для измерения параллакса звезд с точностью до 25 микросекунд (μas). Хотя изначально планировалось ограничить наблюдения Гайи звездами слабее 5,7 звездной величины, тесты, проведенные на этапе ввода в эксплуатацию, показали, что Гайя может автономно идентифицировать звезды яркости до 3. Когда Гайя приступила к регулярным научным исследованиям в июле 2014 года, она была настроена так, чтобы регулярно обрабатывать звезды в диапазоне величин 3–20. При превышении этого предела используются специальные процедуры для загрузки необработанных данных сканирования для оставшихся 230 звезд ярче 3-й величины; разрабатываются методы сокращения и анализа этих данных; и ожидается, что будет «полное покрытие неба на ярком конце» со стандартными ошибками в «несколько десятков мксек». Gaia Data Release 2 не включает параллакс для Полярной звезды, но расстояние, выведенное из него, является136,6 ± 0,5  пк (445,5 св. Лет) для Polaris B, что несколько больше, чем большинство предыдущих оценок, и в несколько раз точнее. Это было дополнительно улучшено до137,2 ± 0,3  пк (447,6 св. Лет), после публикации каталога Gaia Early Data Release 3 3 декабря 2020 года, который заменил Gaia Data Release 2.

Полярная звезда долгое время была важна для лестницы космических расстояний, потому что до Гайи это была единственная цефеидная переменная, для которой существовали прямые данные о расстоянии, которые имели волновой эффект на измерения расстояний, в которых использовалась эта «линейка».

История наблюдений

Полярные звезды в звездных каталогах и атласах
Источник Включено?
Птолемей (~ 169) да
Ас-Суфи (964) да
Аль-Бируни (~ 1030) да
Хайям (~ 1100) да
Насир ад-Дин ат-Туси (1272 г.) Нет
Улугбек (1437 г.) да
Коперник (1543) да
Шёнер (1551) да
Браге (1598) да
Браге (1602) да
Байер ( 1603 ) да
Де Хаутман (1603) Нет
Кеплер ( 1627 ) да
Шиллер (1627) да
Галлей (1679) Нет
Гевелий ( 1690 ) да
Флемстид (1725) да
Флемстид ( 1729 ) да
Боде (1801a) да
Боде (1801b) да

Галерея

Смотрите также

использованная литература

Координаты : Карта неба 02 ч 31 м 48,7 с , + 89 ° 15 ′ 51 ″.

Предшествует
Полярная звезда
500 - 3000
Преемник