Er is iets aan de hand met de Poolster.
Mensen kijken al eeuwen naar de Poolster. De heldere ster, ook wel bekend als Polaris, bevindt zich bijna direct boven de noordpool van de aarde en dient als oriëntatiepunt in de lucht voor reizigers zonder kompas. Het is ook de dichtstbijzijnde cepheid van de aarde, een type ster dat regelmatig pulseert in diameter en helderheid. En Polaris maakt deel uit van een binair systeem; het heeft een zwakkere zus, bekend als Polaris B, die we vanaf de aarde kunnen zien cirkelen.
"Maar naarmate we meer leren, wordt het duidelijk dat we minder begrijpen" over Polaris, schreven de auteurs van een nieuw artikel over de beroemde ster.
Het probleem met Polaris is dat niemand het erover eens kan zijn hoe groot of ver het is.
Astrofysici hebben een aantal manieren om de massa, leeftijd en afstand van een ster als Polaris te berekenen. Een methode is een stellair evolutiemodel, zei nieuwe studie co-auteur Hilding R. Neilson, een astrofysicus aan de Universiteit van Toronto. Onderzoekers kunnen de helderheid, kleur en pulsatiesnelheid van de ster bestuderen en die gegevens gebruiken om erachter te komen hoe groot en helder het is en in welke levensfase het zich bevindt. Zodra die details zijn uitgewerkt, vertelde Neilson aan WordsSideKick.com, het is niet moeilijk om erachter te komen hoe ver de ster verwijderd is; het is vrij eenvoudige wiskunde als je eenmaal weet hoe helder de ster werkelijk is en hoe zwak deze er vanaf de aarde uitziet.
Deze modellen zijn bijzonder nauwkeurig voor cepheids, omdat hun pulssnelheid direct gerelateerd is aan hun helderheid of helderheid. Dat maakt het gemakkelijk om de afstand tot een van deze sterren te berekenen. Astronomen zijn er zo zeker van dat ze die relatie begrijpen dat cepheids kritische instrumenten zijn geworden voor het meten van afstanden over het hele universum.
Maar er zijn andere manieren om Polaris te bestuderen, en die methoden komen niet overeen met de stellaire evolutiemodellen.
'Polaris is wat we een astrometrisch binair getal noemen', zei Neilson, 'wat betekent dat je zijn metgezel er echt omheen kunt zien gaan, een soort cirkel die rond Polaris wordt getrokken. En dat duurt ongeveer 26 jaar.'
Onderzoekers hebben nog geen gedetailleerde waarnemingen gedaan van een volledig circuit van Polaris B. Maar ze hebben de afgelopen jaren genoeg van de begeleidende ster gezien om een vrij gedetailleerd beeld te krijgen van hoe de baan eruit ziet. Met die informatie kun je de zwaartekrachtswetten van Newton toepassen om de massa's van de twee sterren te meten, zei Neilson. Die informatie, gecombineerd met nieuwe Hubble-ruimtetelescoop "parallax" -metingen - een andere manier om de afstand tot de ster te berekenen - leidde tot zeer nauwkeurige getallen over de massa en afstand van Polaris. Die metingen zeggen dat het ongeveer 3,45 keer de massa van de zon is, geef of neem 0,75 zonsmassa.
Dat is veel minder dan de massa die je krijgt van stellaire evolutiemodellen, die een waarde suggereren van ongeveer zeven keer de massa van de zon.
Dit sterrenstelsel is op andere manieren raar. Berekeningen van de leeftijd van Polaris B suggereren dat de ster veel ouder is dan zijn grotere broer, wat ongebruikelijk is voor een binair systeem. Meestal zijn de twee sterren ongeveer even oud.
Neilson heeft samen met Haley Blinn, een niet-gegradueerde student en onderzoeker aan de Universiteit van Toronto, een enorme reeks modellen van Polaris gegenereerd om te zien of die modellen alle bekende gegevens over het systeem met elkaar konden verzoenen. Ze konden het niet.
Een mogelijkheid is dat ten minste één van de metingen hier gewoon fout is, schreven de onderzoekers. Polaris is een bijzonder moeilijke ster om te bestuderen, zei Neilson. Gelegen boven de noordpool van de aarde, is het buiten het gezichtsveld van de meeste telescopen. En de telescopen die de benodigde apparatuur hebben om de eigenschappen van de ster nauwkeurig te meten, zijn meestal ontworpen om veel zwakkere, verder weg gelegen sterren te bestuderen. Polaris is te slim voor die instrumenten; in feite is het voor hen verblindend.
Maar de data-onderzoekers lijken betrouwbaar en er is geen duidelijke reden om aan die informatie te twijfelen, zei Neilson.
Die bevindingen brachten Neilson en Blinn tot een andere, vreemde verklaring: misschien was de hoofdster van het Polaris-systeem ooit twee sterren en sloegen ze miljoenen jaren geleden samen. Zo'n binaire botsing, zei Neilson, kan sterren verjongen, extra materiaal binnenhalen en de sterren eruit laten zien alsof ze "gewoon door de fontein van de jeugd zijn gegaan".
Sterren die het resultaat zijn van binaire botsingen passen niet perfect in stellaire evolutiemodellen, en een dergelijke gebeurtenis zou de discrepantie met Polaris kunnen verklaren.
'Dit is een onwaarschijnlijk scenario, maar niet onmogelijk', schreven de onderzoekers.
Tot dusverre is geen van de oplossingen geheel bevredigend.
'Het is een uitdaging om significante conclusies te trekken die verder gaan dan het feit dat Polaris een blijvend mysterie blijft, en hoe meer we meten, hoe minder we lijken te begrijpen', schreven Neilson en Blinn.
