Οι αστρονόμοι έχουν μερικά εργαλεία για να μελετήσουν αστέρια που τους επιτρέπουν να καταλάβουν τις σχετικές ηλικίες, όπως να δουν τις θερμοκρασίες και τη φωτεινότητά τους. Γενικά, τα κοκκινωπά και πορτοκαλί αστέρια είναι παλαιότερα και πιο δροσερά, ενώ τα γαλάζια λευκά αστέρια είναι πιο ζεστά και νεότερα. Αστέρια όπως ο Ήλιος μπορούν να θεωρηθούν «μεσήλικες» αφού οι ηλικίες τους βρίσκονται κάπου μεταξύ των δροσερών κόκκινων πρεσβυτέρων τους και των καυτών νεότερων αδελφών τους. Ο γενικός κανόνας είναι ότι τα θερμότερα και πολύ πιο ογκώδη αστέρια, όπως τα γαλάζια αστέρια που εμφανίζονται σε αυτήν την εικόνα, είναι πιθανό να ζήσουν μικρότερες ζωές. Αλλά, ποιες ενδείξεις υπάρχουν για να πούμε στους αστρονόμους πόσο καιρό θα είναι αυτές οι ζωές;
Υπάρχει ένα εξαιρετικά χρήσιμο εργαλείο που οι αστρονόμοι μπορούν να χρησιμοποιήσουν για να υπολογίσουν τις ηλικίες των αστεριών που συνδέονται άμεσα με το πόσο χρονών είναι το αστέρι. Χρησιμοποιεί τον ρυθμό περιστροφής ενός αστεριού (δηλαδή, πόσο γρήγορα περιστρέφεται στον άξονά του). Όπως αποδεικνύεται, οι αστρικοί ρυθμοί περιστροφής επιβραδύνονται καθώς μεγαλώνουν τα αστέρια. Αυτό το γεγονός ενθάρρυνε μια ερευνητική ομάδα στο Κέντρο Αστροφυσικής Harvard-Smithsonian, με επικεφαλής τον αστρονόμο Soren Meibom. Αποφάσισαν να κατασκευάσουν ένα ρολόι που μπορεί να μετρήσει τις αστρικές περιστροφές και έτσι να καθορίσει την ηλικία του αστεριού.
Γιατί είναι σημαντική η γνώση της ηλικίας ενός αστεριού;
Το να είσαι σε θέση να πεις τις ηλικίες των αστεριών είναι η βάση για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ξεδιπλώνονται τα αστρονομικά φαινόμενα που αφορούν αστέρια και τους συντρόφους τους με την πάροδο του χρόνου. Η γνώση της ηλικίας ενός αστεριού είναι σημαντική για πολλούς λόγους που έχουν να κάνουν σχηματισμός αστεριών ποσοστά στους γαλαξίες, καθώς και το σχηματισμός πλανητών.
Είναι επίσης ιδιαίτερα σχετικό με την αναζήτηση σημείων εξωγήινης ζωής έξω από το ηλιακό μας σύστημα. Χρειάστηκε πολύς χρόνος για τη ζωή στη Γη για να επιτύχει την πολυπλοκότητα που βρίσκουμε σήμερα. Με ένα ακριβές αστρικό ρολόι, οι αστρονόμοι μπορούν να αναγνωρίσουν αστέρια με πλανήτες που είναι τόσο παλιά όσο ο Ήλιος μας ή μεγαλύτεροι.
Η περιστροφή ενός αστεριού λέει την ιστορία
Ο ρυθμός περιστροφής ενός αστεριού εξαρτάται από την ηλικία του, καθώς επιβραδύνεται σταθερά με τον χρόνο, όπως η κορυφή που περιστρέφεται σε ένα τραπέζι επιβραδύνεται μετά από λίγα λεπτά. Η περιστροφή ενός αστεριού εξαρτάται επίσης από τη μάζα του. Οι αστρονόμοι διαπίστωσαν ότι μεγαλύτερα, βαρύτερα αστέρια τείνουν να περιστρέφονται γρηγορότερα από τα μικρότερα, ελαφρύτερα. Υπάρχει μια στενή μαθηματική σχέση μεταξύ μάζας, περιστροφής και ηλικίας. Μετρήστε τα δύο πρώτα και είναι σχετικά εύκολο να υπολογίσετε το τρίτο.
Αυτή η μέθοδος προτάθηκε για πρώτη φορά το 2003, από τον αστρονόμο Sydney Barnes του Ινστιτούτου Φυσικής του Leibniz στη Γερμανία. Ονομάζεται «gyrochronology» από τις ελληνικές λέξεις γυροσκόπια (περιστροφή), χρονο (ώρα / ηλικία) και λογότυπα (μελέτη). Για να είναι ακριβείς και ακριβείς οι ηλικίες της υδροχρονολογίας, οι αστρονόμοι πρέπει να βαθμονομήσουν τα νέα αστρικά ρολόγια τους μετρώντας τις περιόδους περιστροφής των αστεριών τόσο με γνωστές ηλικίες όσο και με μάζες. Ο Meibom και οι συνάδελφοί του μελέτησαν προηγουμένως ένα σύμπλεγμα αστεριών δισεκατομμυρίων ετών. Αυτή η νέα μελέτη εξετάζει αστέρια στο σύμπλεγμα 2,5 δισεκατομμυρίων ετών γνωστό ως NGC 6819, επεκτείνοντας έτσι σημαντικά το ηλικιακό εύρος.
Η μέτρηση της περιστροφής ενός αστεριού δεν είναι εύκολη υπόθεση. Κανείς δεν μπορεί να πει απλώς κοιτάζοντας ένα αστέρι πόσο γρήγορα γυρίζει. Έτσι, οι αστρονόμοι αναζητούν αλλαγές στη φωτεινότητά του που προκαλούνται από σκοτεινά σημεία στην επιφάνειά του - το αστρικό ισοδύναμο του ηλιακές κηλίδες. Αυτά είναι μέρος του Ήλιου κανονική ενεργοποίηση και μπορεί να παρακολουθείται όπως και τα αστέρια. Σε αντίθεση με τον Ήλιο μας, ωστόσο, ένα μακρινό αστέρι είναι ένα άλυτο σημείο φωτός. Έτσι, οι αστρονόμοι δεν μπορούν να δουν άμεσα μια ηλιακή κηλίδα να διασχίζει τον αστρικό δίσκο. Αντ 'αυτού, παρακολουθούν το αστέρι να εξασθενίζει ελαφρώς όταν εμφανίζεται μια ηλιακή κηλίδα και να φωτίζεται ξανά όταν η ηλιακή κηλίδα περιστρέφεται εκτός θέασης.
Αυτές οι αλλαγές είναι πολύ δύσκολο να μετρηθούν επειδή ένα τυπικό αστέρι μειώνεται κατά πολύ λιγότερο από 1 τοις εκατό. Και, ο χρόνος είναι ένα ζήτημα. Για τον Ήλιο, μπορεί να χρειαστούν μέρες για να διασχίσει ένα ηλιακό σημείο το πρόσωπο του αστεριού. Το ίδιο ισχύει για αστέρια με αστέρια. Μερικοί επιστήμονες το έχουν καταλάβει χρησιμοποιώντας δεδομένα από τη NASA κυνήγι πλανήτη Κέπλερ διαστημόπλοιο, οι οποίες παρείχαν ακριβείς και συνεχείς μετρήσεις αστρικών φωτεινότητας.
Μια ομάδα εξέτασε περισσότερα αστέρια βάρους 80 έως 140 τοις εκατό όσο τον Ήλιο. Μπορούσαν να μετρήσουν τις περιστροφές των 30 αστεριών με περιόδους που κυμαίνονται από 4 έως 23 ημέρες, σε σύγκριση με την παρούσα περίοδο περιστροφής 26 ημερών του Ήλιου. Τα οκτώ αστέρια στο NGC 6819 που μοιάζουν περισσότερο με τον Ήλιο έχουν μέση περίοδο περιστροφής 18,2 ημερών, έντονα υπονοώντας ότι η περίοδος του Ήλιου ήταν περίπου εκείνη η αξία όταν ήταν 2,5 δισεκατομμύρια χρόνια (περίπου 2 δισεκατομμύρια χρόνια πριν).
Στη συνέχεια, η ομάδα αξιολόγησε αρκετά υπάρχοντα μοντέλα υπολογιστών που υπολογίζουν τα ποσοστά περιστροφής των αστεριών, με βάση τις μάζες και τις ηλικίες τους, και καθορίζει ποιο μοντέλο ταιριάζει καλύτερα στις παρατηρήσεις τους.
Γρήγορα γεγονότα
- Ο ρυθμός περιστροφής βοηθά τους αστρονόμους να καθορίσουν πληροφορίες σχετικά με την ηλικία και την εξέλιξη ενός αστεριού.
- Οι ερευνητές μελετούν συνεχώς τα ποσοστά περιστροφής για να κατανοήσουν πώς αλλάζουν οι διαφορετικοί τύποι αστεριών στο χρόνο.
- Ο Ήλιος μας, όπως και άλλα αστέρια, περιστρέφεται στον άξονά του.