Гирохронология, метод оценки возраста звезд на основе их вращения, распространилась от звезд в скоплениях до звезд в отдаленных местах, выявляя устойчивые закономерности старения и расширяя диапазон определения звездного возраста.
Ученым из Потсдамского института астрофизики Лейбница (AIP) и Бостонского университета удалось установить связь между скоростями вращения звезд внутри скопления и звезд вне скопления (то есть звезд поля), что позволило им определить возраст последних. Результаты показывают, что гирохронологический метод можно применять не только к звездам в скоплениях, но и к звездам поля, что позволяет определить возраст гораздо большего числа звезд.
Сколько лет звезде? Это сложный вопрос, на который легче ответить звездам, живущим в звездных скоплениях. Это связано с тем, что все звезды в скоплении, независимо от размера, имеют одинаковое происхождение и, следовательно, одинаковый возраст. Изучая коллективные свойства звезд в скоплении и их текущую стадию эволюции, можно получить хорошую оценку их возраста.
В настоящее время исследователи изучают новую область гирохронологии, которая может определить возраст отдельных звезд. Он устанавливает связь между вращением звезды, ее цветом и возрастом.
Период вращения звезды вокруг своей оси можно определить, наблюдая за ее яркостью: многие звезды имеют на поверхности темные пятна, подобные пятнам на Солнце. По мере вращения звезды звездное пятно перемещается в поле зрения наблюдателя, а яркость звезды немного уменьшается.
Измеряя эти небольшие пятна интенсивности света звезды, а также когда они возникают неоднократно, например, используя данные спутника Кеплер, можно измерить период вращения звезды.
Вращательная эволюция в звездных скоплениях
Исследования карликовых звезд малой массы в звездных скоплениях показывают, что с возрастом звезды вращаются все медленнее. Сравнение периодов вращения звезд в скоплении с их цветами на звездной карте обнаруживает уникальную закономерность: кривые звездообразования в скоплении в совокупности определяют скелет вращательной эволюции, причем каждое ребро скелета соответствует скоплению определенного возраста, а более старые скопления, в свою очередь, определяют более высокие ребра. Каждое ребро представляет собой кривую одинакового возраста. Нанеся звезды скопления на диаграмму, вы можете использовать эти линии, чтобы определить его возраст. Однако, поскольку этот метод был разработан на основе звездных скоплений, до сих пор не было ясно, будет ли этот метод датировки работать и для звезд вне звездных скоплений, составляющих подавляющее большинство звезд нашей галактики.
Применить вычислительные методы к звездам вне скоплений
Именно здесь на помощь приходят недавние исследования. Авторы использовали выборку из более чем 300 широких двойных звезд. Это система двух звезд, вращающихся вокруг друг друга достаточно далеко друг от друга, чтобы они не взаимодействовали и, следовательно, не мешали их нормальной вращательной эволюции. Широкие двойные системы являются звездами поля, но их общее происхождение позволяет сделать предположение, используемое и для звезд скопления, - что они одного возраста. Это означает, что если эволюция звезд поля на самом деле такая же, как эволюция звезд скопления, то если бы две звезды широкой двойной системы поместили на скелет скопления, они выглядели бы согласованными. Другими словами, если одна звезда широкой двойной системы находится на вращающемся ребре звездного скопления, находится ли другая звезда также на том же вращающемся ребре? Авторы исследования обнаружили, что это действительно так.
Фактически, авторы обнаружили, что они могут разделить изученные ими двойные системы на ряд подгрупп, каждая из которых связана с кластером соответствующего возраста. «Когда мы начали сравнивать все широкие двойные звездные системы со скелетом скопления, мы были удивлены, увидев, насколько хорошо они скоординированы», — сказал Дэвид Грунер, первый автор исследования и аспирант группы звездной активности AIP. «Даже звездные системы с очень разными массами демонстрировали удивительное постоянство в своих положениях на диаграмме до такой степени, что они были практически неотличимы от скопления».
Поэтому можно предположить, что несколько звезд, расположенных над совокупностью ребер скопления, старше, чем скопления, измеренные на сегодняшний день. Более того, авторы показывают, что в подавляющем большинстве изученных систем возраст вращения одного компонента совпадает с возрастом вращения другого компонента. Поскольку широкая выборка двойной системы очень разнообразна как с точки зрения распределения по небу, так и с точки зрения других звездных свойств, таких как металличность, этот результат означает, что гирохронология, вероятно, будет надежной для звезд вне скопления.
Значение для будущих исследований
Доктор Сидни Барнс, глава группы звездной деятельности AIP, добавил: «Эта работа в определенной степени гарантирует, что достоверный возраст большего количества звезд поля может быть получен на основе скоростей вращения в будущем. Этот результат имеет большое значение для спутниковой миссии PLATO, цель которой не только обнаружить большое количество звезд, на которых расположены планеты, но и определить их возраст, что позволит людям впервые увидеть эволюционную историю экзопланет».
Источник составления: ScitechDaily.