在我们的太阳系里，有六台蛋壳白色的望远镜，它们坐落在地球上一片郁郁葱葱的山脉中，凝视着深邃的宇宙。这些望远镜像一个团结的蜂群一样，收集来自宇宙的光线，指引着现代天文学家探索太空。正是得益于这个蜂群，我们现在对过去天文学家依赖的光有了新的认识：北极星。
我们对当前的北极星了解甚深（由于地球轴的摆动，北极星的称号会在不同星星间轮换）。无论是古今艺术家，都在他们的画作中描绘过它；天文摄影师在自家后院拍摄过它；科学家们数十年来一直将仪器对准它进行观测。但是，位于加利福尼亚州威尔逊山上的CHARA阵列望远镜，为我们带来了关于北极星的新视角，这与分辨率有关。CHARA阵列的特别之处在于，这些望远镜能够协同工作，它们的光数据在中央设施中合并，形成一个完整清晰的图像，就像这六个望远镜合为一体，形成了一个直径330米的超级望远镜。因此，这个项目的图像分辨率——特别是角分辨率——非常出色。
在检查了一些用CHARA阵列在2016年到2021年间观测到的北极星图像后，科学家们发现了这颗恒星以前未知的特征。最引人注目的是，北极星表面有可辨识的斑点，有点像我们偶尔在太阳上看到的太阳黑子。
"CHARA的图像揭示了北极星表面随时间变化的大型亮斑和暗斑，"CHARA阵列的主任Gail Schaefer在一份声明中说。
这一发现之所以令人惊讶，一个重要原因是北极星并不是一颗普通的星星。它是一种特殊的变星，称为造父变星，意味着它定期变亮和变暗。北极星按照大约四天的周期变得更亮和更暗，科学家们喜欢观测造父变星，因为它们的行为非常可预测。这使得这些星星可以用于测量宇宙的距离。基本上，观察一个造父变星在一个周期内的亮度变化可以揭示其真正的亮度。
相比之下，如果没有可预测的周期性脉动，一颗恒星对于这样的测量就不会很可靠。例如，一颗暗星可能只是距离遥远或只是小，或者它可能由于其他某种原因而奇怪地暗淡，或者它可能只是在被观测的时候碰巧暗淡。
这些高分辨率的北极星图像标志着我们第一次「窥见造父变星表面的样子」。在北极星表面发现斑点是令人着迷的。但这些斑点并不是团队分析的唯一结果。
北极星并不像我们孤独的太阳那样独自漫游宇宙。它比我们的太阳大约46倍，距离我们超过400光年，它是三合星系统的一部分，恰好是其中最亮的一个。实际上，CHARA对北极星的研究最初目标是绘制出每30年绕北极星转一圈的恒星的轨道。这是一个复杂的任务，因为这个伴星非常靠近北极星，而且非常暗淡，直到2005年才被哈勃太空望远镜确认存在。
"两颗恒星之间小的分离和亮度大的对比使得在它们最接近的时候解析双星系统极其具有挑战性，"哈佛史密森天体物理学中心的团队负责人Nancy Evans说。因此，团队还使用了其他天文工具，例如新墨西哥州阿帕奇点天文台的斑点干涉仪。
这次任务确实是成功的，帮助确认了北极星的大小，并表明这颗恒星可能比太阳重大约五倍——这比以前认为的要重。这个发现本身很重要，因为只有少数造父变星的质量已经被确定。它也提出了一些有趣的问题供未来探索。
北极星表面的斑点似乎已经吸引了所有注意力。想想看，在恒星上看到斑点的区域以及恒星自转的速度似乎表明了一个120天的径向速度变化——本质上是指物体在观测者视线方向上的速度变化。这又提出了另一个谜题。
"我们计划在未来继续成像北极星，"密歇根大学的天文学教授和研究的合著者John Monnier说。"我们希望更好地理解在北极星表面产生斑点的机制。"
这项研究发表在8月20日的【天体物理学杂志】上。
