Spin May Tell a Star's Age

Zvaigznes griešanās stāsta par savu vecumu

Astronomi izmanto zvaigžņu vietas, lai redzētu, cik ātri zvaigzne griežas; no studijām viņi var noskaidrot, cik veca ir zvaigzne. Hārvarda-Smitsona Astrofizikas centrs

Astronomiem ir daži rīki zvaigžņu izpētei, kas ļauj viņiem noteikt relatīvo vecumu, piemēram, aplūkot to temperatūru un spilgtumu. Kopumā sarkanīgas un oranžas zvaigznes ir vecākas un vēsākas, savukārt zilgani baltās zvaigznes ir karstākas un jaunākas. Tādas zvaigznes kā Saule var uzskatīt par “pusmūža vecumu”, jo to vecums atrodas kaut kur starp viņu vēsajiem sarkanajiem vecākajiem un jaunākajiem brāļiem un māsām. Vispārējais noteikums ir tāds, ka karstākas un daudz masīvākas zvaigznes, piemēram, zilganas zvaigznes, kas redzamas šajā attēlā, visticamāk, dzīvos īsāku mūžu. Bet kādas norādes pastāv, lai pateiktu astronomiem, cik ilgas būs šīs dzīves?

Šajā kosmosa reģionā ir ļoti karstas, jaunas zvaigznes. Cik ilgi viņi dzīvo un kā viņi mirst, daudz stāsta par zvaigžņu dzīves cikliem visā kosmosā. Ļoti masīvā zvaigzne R136a1 atrodas šajā zvaigžņu veidošanās reģionā Lielajā Magelāna mākonī (Piena Ceļa kaimiņu galaktika). NASA/ESA/STScI

Ir ārkārtīgi noderīgs rīks, ko astronomi var izmantot, lai noskaidrotu zvaigžņu vecumu, kas ir tieši saistīts ar zvaigznes vecumu. Tas izmanto zvaigznes griešanās ātrumu (tas ir, cik ātri tā griežas ap savu asi). Kā izrādās, zvaigžņu griešanās ātrums palēninās, zvaigznēm novecojot. Šis fakts ieinteresēja pētnieku grupu Hārvarda-Smitsona Astrofizikas centrs , kuru vadīja astronoms Sorens Meiboms. Viņi nolēma izveidot pulksteni, kas var izmērīt zvaigžņu griezienus un tādējādi noteikt zvaigznes vecumu.

Kāpēc ir svarīgi zināt zvaigznes vecumu?

Spēja noteikt zvaigžņu vecumu ir pamats, lai saprastu, kā laika gaitā attīstās astronomiskas parādības, kas saistītas ar zvaigznēm un to pavadoņiem. Zināt zvaigznes vecumu ir svarīgi daudzu iemeslu dēļ zvaigžņu veidošanās likmes galaktikās, kā arīplanētu veidošanās.

Mākslinieka koncepcija par protoplanetāru disku ap jaunizveidotu zvaigzni. NASA

Tas ir īpaši svarīgi arī citplanētiešu dzīves pazīmju meklējumos ārpus mūsu Saules sistēmas. Ir pagājis ilgs laiks, lai dzīvība uz Zemes sasniegtu mūsdienu sarežģītību. Izmantojot precīzu zvaigžņu pulksteni, astronomi var identificēt zvaigznes ar planētām, kas ir tikpat vecas kā mūsu Saule vai vecākas.

Zvaigznes griešanās stāsta

Zvaigznes griešanās ātrums ir atkarīgs no tās vecuma, jo laika gaitā tas vienmērīgi palēninās, tāpat kā virsotne, kas griežas uz galda, palēninās pēc dažām minūtēm. Zvaigznes griešanās ir atkarīga arī no tās masas. Astronomi ir atklājuši, ka lielākas, smagākas zvaigznes mēdz griezties ātrāk nekā mazākas, vieglākas. Pastāv cieša matemātiska saikne starp masu, spinu un vecumu. Izmēriet pirmos divus, un trešo ir salīdzinoši viegli aprēķināt.

Mākslinieka iespaids par balto pundurzvaigzni orbītā ar pulsāru PSR J2222-0137. Tas var būt stilīgākais un blāvākais baltais punduris, kāds jebkad ir identificēts. Šīs zvaigznes griešanās ātrums sniedz astronomiem norādes par tās novecošanas procesu. B. Sakstons (NRAO/AUI/NSF)

Šo metodi 2003. gadā pirmo reizi ierosināja astronoms Sidnijs Bārnss no Leibnicas Fizikas institūta Vācijā. No grieķu vārdiem to sauc par žirohronoloģiju žiroskops (rotācija), chronos (laiks/vecums), un logotipi (pētījums). Lai žirohronoloģijas vecums būtu precīzs un precīzs, astronomiem ir jākalibrē savi jaunie zvaigžņu pulksteņi, mērot zvaigžņu griešanās periodus ar zināmu vecumu un masu. Meiboms un viņa kolēģi iepriekš pētīja miljardu gadu vecu zvaigžņu kopu. Šajā jaunajā pētījumā tiek pētītas zvaigznes 2,5 miljardus gadu vecajā klasterī, kas pazīstams kā NGC 6819, tādējādi ievērojami paplašinot vecuma diapazonu.

Izmērīt zvaigznes griešanos nav viegls uzdevums. Neviens nevar pateikt, tikai paskatoties uz zvaigzni, cik ātri tā griežas. Tātad astronomi meklē izmaiņas tā spilgtumā, ko izraisa tumši plankumi uz tās virsmas — zvaigžņu ekvivalents saules plankumi . Tie ir daļa no Saules normāla darbība un to var izsekot tāpat kā zvaigžņu vietas. Tomēr atšķirībā no mūsu Saules tālu zvaigzne ir neatrisināts gaismas punkts. Tātad astronomi nevar tieši redzēt saules plankumu, kas šķērso zvaigžņu disku. Tā vietā viņi vēro, vai zvaigzne nedaudz aptumšojas, kad parādās saules plankums, un atkal kļūst gaišāks, kad saules plankums pagriežas ārpus redzesloka.

Šīs izmaiņas ir ļoti grūti izmērīt, jo tipiska zvaigzne aptumšojas par daudz mazāk nekā 1 procentu. Un laiks ir problēma. Saulei var paiet vairākas dienas, līdz saules plankums šķērsos zvaigznes seju. Tas pats attiecas uz zvaigznēm ar zvaigžņu plankumiem. Daži zinātnieki to ir izdarījuši, izmantojot NASA datus planētu medības Keplers kosmosa kuģis , kas nodrošināja precīzus un nepārtrauktus zvaigžņu spilgtuma mērījumus.

Viena komanda pārbaudīja vairāk zvaigžņu, kas sver 80 līdz 140 procentus tikpat daudz kā Saule. Viņi varēja izmērīt 30 zvaigžņu apgriezienus ar periodiem no 4 līdz 23 dienām, salīdzinot ar pašreizējo 26 dienu Saules griešanās periodu. Astoņām zvaigznēm NGC 6819, kas ir vislīdzīgākās Saulei, vidējais griešanās periods ir 18,2 dienas, kas skaidri norāda, ka Saules periods bija aptuveni šāds, kad tā bija 2,5 miljardus gadu veca (apmēram pirms 2 miljardiem gadu).

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

• Griezes ātrums palīdz astronomiem noteikt informāciju par zvaigznes vecumu un evolūciju.
• Pētnieki nepārtraukti pēta griešanās ātrumu, lai saprastu, kā laika gaitā mainās dažāda veida zvaigznes.
• Mūsu Saule, tāpat kā citas zvaigznes, griežas ap savu asi.