神秘北极星：这个被称为宇宙灯塔的恒星未来会易主

发布时间：2025-09-13 13:33

你现在看到的是超级有名的北斗七星，这两颗星是天璇和天枢，顺着他们的方向往上看，就能看到一颗特别亮的恒星，它就是北极星。北极星又称紫微星，是最靠近北天极的恒星。其视星等在1.98等，咱们在夜空中先找到北斗七星就能快速的找到它。

几个世纪以来，它给无数在地球上闯荡的人指引方向。可你要是对他进行仔细研究，就会发现这颗恒星是一个三星系统，也就是由3个太阳组成。今天我将带你走进北极星的世界，去看看这颗著名的恒星系统隐藏着多少奥秘。

从地球上看，北极星几乎正好处在地球旋转轴的上方。它像个坚定的站岗卫士，稳稳地待在原地。如果你在北极地区生活，那北极星差不多就在头顶正上方。而当你往南走，就会发现北极星在天空中的位置越来越低，等你到了南半球，它就彻底消失在地平线下面。

自古以来，人类在航海、野外探险的时候，都靠着北极星来辨别方向。在古代，人们利用北极星的位置来确定方向和纬度，从而在海上或陆地上进行航行和探险。然而，由于地球自转轴的摆动，北极星并不是永恒的指引，也就是说，未来某天，它将不再是北极星。可谁能想到，这颗我们无比信赖的北极星，它隐藏的秘密比我们想象的要多得多，也复杂得多。

早在1779年，天文学家威廉赫歇尔就用望远镜，发现北极星旁边还有一颗恒星，并将其命名为北极星AB，而北极星则称为北极星AA，它们俩在一个很宽的轨道上互相绕着转。

到了1899年，天文学家威廉华莱士坎贝尔注意到，北极星AA的径向速度不太稳定，这就说明它可能还有另外一个小伙伴，不过这颗伴星通过望远镜看不到。直到1929年，光谱研究才证实了它的存在。而到了2006年1月，天文学家将哈勃望远镜的镜头对准了北极星，我们才第一次看到了这个系统中的第三颗星——也就是北极星B。

没想到，这三颗恒星靠着引力组成了一个三合星系统。其中最亮的是北极星AA，也就是我们平常说的北极星。它是一颗黄超巨星，质量约是太阳的5.4倍，体积约是太阳的5万倍。它和北极星AB一起组成了一个双星系统，每29.6年就能相互完成一次绕转。而第三颗星北极星B，则是绕着这对双星系统公转，绕转一圈大约需要40000年。它们之间的距离有3860亿公里，这个距离每秒飞行17公里的旅行者1号大概要飞768年。

天文学家观测发现，北极星B和北极星AB都是黄矮星，跟它们的大哥北极星AA比起来，亮度要弱500倍左右。北极星B的质量是太阳的1.39倍，北极星AB稍微小一点，是1.26倍太阳质量。

但是，这个三恒星系统最让人感兴趣的地方，就是它的主星北极星AA，它属于一种非常稀有的恒星类别——造父变星。而造父变星这个身份，成了我们绘制宇宙地图的关键所在！

1908年，在哈佛大学天文台工作的天文学家亨列塔·莱维特，正在研究小麦哲伦星系。她盯上了一种叫造父变星的特殊恒星，这类恒星在演化过程中会有规律地脉动，亮度也会跟着周期性变化。莱维特发现，造父变星的亮度和它的脉动周期之间，存在着一种非常直接的关系：就是一颗恒星越亮，完成一次脉动周期所需要的时间就越长。

这一点非常重要！这就好比给了天文学家一把“量天尺”，让造父变星成了“标准蜡烛”。也就是说，只要我们测量出一颗造父变星的脉动周期，就能知道它真正的亮度。然后再看看它在我们眼里有多亮，就能算出它离我们到底有多远。这就好像你知道一个电灯泡的真实瓦数，看到它在远处的亮度，就能大概猜出它离你有多远一样。

在这之前，我们测量天体距离的方法很有限，只能用恒星视差法测量几百光年以内的天体。所谓恒星视差，就是看恒星在天空中移动的距离，来估算它离我们有多远。但是有了造父变星这个新发现，科学家们一下子就能测量数百万光年之外的星际距离了。现在，我们可以先用附近的恒星视差法校准造父变星的距离，然后用造父变星去测量其他星系的距离，这种方法就像搭积木一样，一步一步，我们对宇宙距离的测量越来越精确。

可在入睡前咱们得弄清楚北极星到底距离地球有多远？之前我们认为北极星距离地球约有433光年，2022年，盖亚太空望远镜的观测数据显示，北极星与地球的距离为447.6光年。表面温度约有5712摄氏度。

可让天文学家们没想到的是，北极星AA是一个不按套路出牌的造父变星。作为离地球最近的造父变星，北极星本应该是科学家们研究的重点对象，是一座取之不尽的黄金矿山。它可以帮助我们校准宇宙的大小和年龄，甚至是宇宙的命运。因为从测量仙女座星系的距离，到研究宇宙的膨胀速度，北极星都能发挥巨大作用。

要知道，北极星AA作为造父变星，表现特别奇怪的地方有好几个。首先，它的亮度变化幅度不稳定。从20世纪60年代到90年代，科学家们发现，它最亮和最暗的时候，亮度差值在不断下降，从0.1以上降到了0.05以下。然后，它的亮度变化幅度又稳定了一段时间，可到了2000年，它的亮度又开始上升了。这种模式，在其他造父变星里可从来没见过。

那这是什么原因造成的呢？

天文学家们观测发现，150多年来，我们发现北极星的脉动周期变化也很异常。本来它的脉动周期大概是4天，可每年都会增加4.5秒左右。这对于造父变星来说，变化速度实在是太快了，就好像北极星在着急地进行某种演化。

天文学家们对北极星这种不寻常的行为有一个理论，他们觉得北极星AA可能正在进入它生命中的一个不稳定阶段。毕竟所有恒星在离开主序星阶段的时候，都会经历不稳定阶段，但不是所有恒星都会变成造父变星。恒星会变成什么样的脉动星，取决于好几个因素，包括它的质量、光度、脉动周期等等。大多数造父变星在它们的一生中，会经历三个重大的不稳定事件。第一个阶段发生得特别快，可能只持续10万年。

这个时候，恒星中心的氢聚变停止了，它就会离开主序星阶段，开始向红巨星或者超巨星转变。这个阶段因为时间太短，所以我们对它的研究最少。第二个不稳定阶段，是当恒星开始燃烧核心的氦气时，恒星会变得稳定一些，燃烧得更热，颜色也会变得更蓝。这个转变过程可能需要10万到1000万年不等。当恒星最终把氦气也消耗完了，就会再次膨胀，进入第三个不稳定阶段，这个阶段的时间和第二个阶段差不多。

我们观测到的大多数造父变星，都处于第二个或者第三个不稳定阶段，所以它们的行为相对来说比较容易预测。但是，能在第一个不稳定阶段就被我们观测到的造父变星，极其罕见，我们对它们在这个阶段的行为了解得也非常少。关于北极星到底处于哪个不稳定阶段，科学界到现在都没有达成共识。