Astronomiem ir daži instrumenti, lai izpētītu zvaigznes, kas ļauj izdomāt relatīvo vecumu, piemēram, aplūkot to temperatūru un spilgtumu. Parasti sarkanīgi un oranži zvaigznes ir vecākas un vēsākas, savukārt zilgani baltas zvaigznes ir karstākas un jaunākas. Tādas zvaigznes kā Saule var uzskatīt par "pusmūža", jo viņu vecums atrodas kaut kur starp viņu vēsajiem sarkanajiem vecākajiem un karstajiem jaunākajiem brāļiem un māsām. Vispārējs noteikums ir tāds, ka karstākas un daudz masīvākas zvaigznes, piemēram, šajā attēlā redzamās zilganās zvaigznes, visticamāk, dzīvos īsāku laiku. Bet kādi cēloņi pastāv, lai astronomiem pateiktu, cik ilga būs šī dzīve?
Ir ārkārtīgi noderīgs rīks, kuru astronomi var izmantot, lai noskaidrotu zvaigžņu vecumu, un tas tieši saistīts ar zvaigznes vecumu. Tas izmanto zvaigznes griešanās ātrumu (tas ir, cik ātri tas griežas uz savas ass). Kā izrādās, zvaigžņu griešanās ātrums palēninās, zvaigznēm novecojot. Šis fakts intriģēja pētījumu komandu
Hārvarda-Smitsona astrofizikas centrs, kuru vadīja astronoms Sorens Meiboms. Viņi nolēma uzbūvēt pulksteni, kas var izmērīt zvaigžņu griešanos un tādējādi noteikt zvaigznes vecumu.Kāpēc ir svarīgi zināt zvaigžņu vecumu?
Spēja pateikt zvaigžņu vecumu ir pamats, lai saprastu, kā laika gaitā attīstās astronomiskas parādības, kurās iesaistītas zvaigznes un viņu pavadoņi. Zinot zvaigznes vecumu, ir svarīgi daudzu iemeslu dēļ zvaigžņu veidošanās līmenis galaktikās, kā arī planētu veidošanās.
Tas ir īpaši svarīgi arī svešas dzīvības pazīmju meklējumos ārpus mūsu Saules sistēmas. Ir pagājis ilgs laiks, līdz dzīve uz Zemes ir sasniegusi sarežģītību, kādu mēs šodien atrodam. Ar precīzu zvaigžņu pulksteni astronomi var identificēt zvaigznes ar planētām, kas ir tikpat senas kā mūsu Saule vai vecākas.
Zvaigznes griešanās stāsta stāstu
Zvaigznes griešanās ātrums ir atkarīgs no tās vecuma, jo laika gaitā tas vienmērīgi palēninās, piemēram, augšējā vērpšana uz galda palēninās pēc dažām minūtēm. Zvaigznes griešanās ir atkarīga arī no tās masas. Astronomi ir noskaidrojuši, ka lielākas, smagākas zvaigznes mēdz griezties ātrāk nekā mazākas, vieglākas. Starp masu, griešanos un vecumu ir cieša matemātiska saistība. Izmēriet pirmos divus, un ir salīdzinoši viegli aprēķināt trešo.
Šo metodi pirmo reizi ierosināja 2003. gadā astronoms Sidnijs Barness no Leibnizas Fizikas institūta Vācijā. No grieķu vārdiem to sauc par "girohronoloģiju" žiroskopi (rotācija), hrononi (laiks / vecums) un logotipi (pētījums). Lai girohronoloģijas vecumi būtu precīzi un precīzi, astronomiem jākalibrē jaunie zvaigžņu pulksteņi, izmērot zvaigžņu griešanās periodus gan ar zināmu vecumu, gan ar masu. Meiboms un viņa kolēģi iepriekš pētīja miljardus gadu vecu zvaigžņu kopu. Šajā jaunajā pētījumā tiek apskatītas zvaigznes 2,5 miljardus gadu vecajā klasterī, kas pazīstams kā NGC 6819, tādējādi ievērojami paplašinot vecuma diapazonu.
Zvaigznes griešanās izmērīšana nav viegls uzdevums. Neviens nevar pateikt, vienkārši apskatot zvaigzni, cik ātri tā griežas. Tātad astronomi meklē tā spilgtuma izmaiņas, ko izraisa tumši plankumi uz tās virsmas - zvaigžņu ekvivalents saules pinumi. Tās ir Saules daļa normāla aktivitāte un to var izsekot tāpat kā zvaigznītes. Tomēr atšķirībā no mūsu Saules tālā zvaigzne ir neatrisināts gaismas punkts. Tātad astronomi nevar tieši redzēt saules punktu, kas šķērso zvaigžņu disku. Tā vietā viņi vēro, kā zvaigzne nedaudz nobremzējas, kad parādās saules punkts, un atkal mirdz, kad saules staru punkts rotē no skata.
Šīs izmaiņas ir ļoti grūti izmērīt, jo tipiska zvaigzne mazinās par daudz mazāk nekā 1 procentu. Un laiks ir jautājums. Saulei var paiet dienas, kamēr saules stariņš šķērso zvaigznes seju. Tas pats attiecas uz zvaigznēm ar zvaigznītēm. Daži zinātnieki ir to apguvuši, izmantojot datus no NASA planētu medības Keplers kosmosa kuģis, kas nodrošināja precīzus un nepārtrauktus zvaigžņu spilgtuma mērījumus.
Viena komanda pārbaudīja vairāk zvaigžņu, kas sver no 80 līdz 140 procentiem tikpat daudz kā Saule. Viņi spēja izmērīt 30 zvaigžņu griezienus ar laika posmu no 4 līdz 23 dienām, salīdzinot ar pašreizējo Saules 26 dienu grieziena periodu. Astoņu NGC 6819 zvaigžņu, kas ir vislīdzīgākās Saulei, vidējais griešanās periods ir 18,2 dienas, spēcīgi kas nozīmē, ka Saules periods bija aptuveni tāds pats, kad tas bija 2,5 miljardi gadu vecs (apmēram 2 miljardi gadu pirms).
Pēc tam komanda novērtēja vairākus esošos datoru modeļus, kas aprēķina zvaigžņu griešanās ātrumu, pamatojoties uz to masu un vecumu, un noteica, kurš modelis vislabāk atbilst viņu novērojumiem.
Ātri fakti
- Grieziena ātrums palīdz astronomiem noteikt informāciju par zvaigznes vecumu un attīstību.
- Pētnieki pastāvīgi pēta griešanās ātrumu, lai saprastu, kā laika gaitā mainās dažādi zvaigžņu veidi.
- Mūsu Saule, tāpat kā citas zvaigznes, griežas uz savas ass.