Astronomowie mają kilka narzędzi do badania gwiazd, które pozwalają im ustalić względny wiek, na przykład patrząc na ich temperatury i jasność. Ogólnie rzecz biorąc, gwiazdy czerwonawe i pomarańczowe są starsze i chłodniejsze, a gwiazdy niebieskawo białe są cieplejsze i młodsze. Gwiazdy takie jak Słońce można uznać za „w średnim wieku”, ponieważ ich wiek leży gdzieś pomiędzy chłodnymi czerwonymi starszymi a gorącym młodszym rodzeństwem. Ogólna zasada jest taka, że gorętsze i masywniejsze gwiazdy, takie jak niebieskawe gwiazdy pokazane na tym obrazie, mogą żyć krócej. Ale jakie wskazówki istnieją, aby powiedzieć astronomom, jak długie będą te życia?
Istnieje niezwykle przydatne narzędzie, którego astronomowie mogą użyć do ustalenia wieku gwiazd, które bezpośrednio wiążą się z wiekiem gwiazdy. Wykorzystuje szybkość wirowania gwiazdy (to znaczy, jak szybko obraca się wokół własnej osi). Jak się okazuje, szybkość wirowania gwiazdy spada wraz z wiekiem gwiazd. Ten fakt zaintrygował zespół badawczy w
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, kierowany przez astronoma Sorena Meiboma. Postanowili skonstruować zegar, który może mierzyć spin gwiazdowy, a tym samym określać wiek gwiazdy.Dlaczego znajomość wieku gwiazdy jest ważna?
Zdolność do określenia wieku gwiazd jest podstawą do zrozumienia, w jaki sposób zachodzą zjawiska astronomiczne z udziałem gwiazd i ich towarzyszy. Znajomość wieku gwiazdy jest ważna z wielu powodów związanych z tym formowanie się gwiazd stawki w galaktykach, a także formowanie planet.
Jest to szczególnie istotne w poszukiwaniu oznak życia obcego poza naszym Układem Słonecznym. Długo trwało, zanim życie na Ziemi osiągnęło złożoność, którą dzisiaj znajdujemy. Dzięki dokładnemu zegarowi gwiezdnemu astronomowie mogą identyfikować gwiazdy na planetach tak starych jak nasze Słońce lub starszych.
Spin of a Star Tell the Tale
Szybkość wirowania gwiazdy zależy od jej wieku, ponieważ zwalnia stopniowo z czasem, podobnie jak górne wirowanie na stole zwalnia po kilku minutach. Obrót gwiazdy zależy również od jej masy. Astronomowie odkryli, że większe, cięższe gwiazdy zwykle obracają się szybciej niż mniejsze, lżejsze. Istnieje ścisły związek matematyczny między masą, spinem i wiekiem. Zmierz pierwsze dwa i stosunkowo łatwo obliczyć trzeci.
Metodę tę po raz pierwszy zaproponował w 2003 r. Astronom Sydney Barnes z Leibniz Institute for Physics w Niemczech. Nazywa się to „gyrochronologia” od greckich słów Gyros (obrót), chronos (czas / wiek) oraz logo (badanie). Aby epoki żyroskopowe były dokładne i precyzyjne, astronomowie muszą skalibrować swoje nowe zegary gwiezdne, mierząc okresy spinów gwiazd o znanych epokach i masach. Meibom i jego koledzy badali wcześniej gromadę gwiazd liczących miliard lat. To nowe badanie bada gwiazdy w 2,5-miliardowej gromadzie znanej jako NGC 6819, tym samym znacznie wydłużając przedział wiekowy.
Mierzenie obrotu gwiazdy nie jest łatwym zadaniem. Nikt nie jest w stanie powiedzieć, patrząc na gwiazdę, jak szybko się obraca. Astronomowie szukają zmian jasności spowodowanych ciemnymi plamami na ich powierzchni - gwiezdnym odpowiednikiem plamy słoneczne. Są częścią Słońca normalne aktywowanie i mogą być śledzone tak samo jak plamy gwiazd. Jednak w przeciwieństwie do naszego Słońca, odległa gwiazda jest nierozpoznanym punktem światła. A zatem astronomowie nie widzą bezpośrednio plam słonecznych przecinających dysk gwiezdny. Zamiast tego obserwują, jak gwiazda lekko się przyciemnia, gdy pojawia się plama, i rozjaśniają się ponownie, gdy plama obraca się poza polem widzenia.
Zmiany te są bardzo trudne do zmierzenia, ponieważ typowa gwiazda ściemnia o znacznie mniej niż 1 procent. Czas to problem. W przypadku Słońca plamka słoneczna może potrzebować dni, aby przekroczyć twarz gwiazdy. To samo dotyczy gwiazd z plamami gwiezdnymi. Niektórzy naukowcy ominęli to, wykorzystując dane z NASA polowanie na planety Kepler statek kosmiczny, który zapewnił precyzyjne i ciągłe pomiary jasności gwiazd.
Jeden zespół zbadał więcej gwiazd o masie od 80 do 140 procent tyle co Słońce. Byli w stanie zmierzyć obroty 30 gwiazd w okresach od 4 do 23 dni, w porównaniu do obecnego 26-dniowego okresu wirowania Słońca. Osiem gwiazd w NGC 6819 najbardziej podobnych do Słońca ma silnie średni okres wirowania 18,2 dni sugerując, że okres Słońca był mniej więcej tej wartości, gdy miał on 2,5 miliarda lat (około 2 miliardów lat) temu).
Zespół ocenił następnie kilka istniejących modeli komputerowych, które obliczają prędkości wirowania gwiazd na podstawie ich mas i wieku, i ustalił, który model najlepiej pasuje do ich obserwacji.
Szybkie fakty
- Prędkość wirowania pomaga astronomom określić informacje o wieku i ewolucji gwiazdy.
- Naukowcy nieustannie badają prędkości wirowania, aby zrozumieć, w jaki sposób różne typy gwiazd zmieniają się w czasie.
- Nasze Słońce, podobnie jak inne gwiazdy, obraca się wokół własnej osi.