Αστρονόμοι αποκαλύπτουν σχέση μεταξύ των ρυθμών περιστροφής των άστρων και της ηλικίας τους

Το ερώτημα: Σχετίζεται και πως η ηλικία ενός άστρου με τον ρυθμό περιστροφής του;

Ο αστρονόμος Soren Meibom από το Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics και οι συνάδελφοί του από τη Γερμανία και τις ΗΠΑ, δηλώνουν ότι μπορούν να προσδιορίσουν ακριβώς την ηλικία ενός άστρου από το πόσο γρήγορα περιστρέφεται.

Η ικανότητα να πει κάποιος την ηλικία των άστρων είναι η βάση για την κατανόηση του πως εξελίσσονται στο χρόνο τα αστρονομικά φαινόμενα που αφορούν τα άστρα και τους συνοδούς τους. Η γνώση της ηλικίας ενός άστρου συσχετίζεται ιδιαίτερα με την έρευνα για σήματα εξωγήινης ζωής έξω από το ηλιακό μας σύστημα. Πήρε πολύ χρόνο για τη ζωή στη Γη ώστε να αποκτήσει την πολυπλοκότητα που συναντάται σήμερα. Με ένα ακριβές αστρικό ρολόι, μπορούν προσδιορίσουν άστρα με πλανήτες που είναι τόσο παλιά όσο ο Ήλιος μας ή παλιότερα.

Η νέα μελέτη, που δημοσιεύεται στο περιοδικό Nature, δείχνει ότι υπάρχει στενή μαθηματική σχέση μεταξύ μάζας, περιστροφής και ηλικίας, τέτοια ώστε μετρώντας τις δύο πρώτες παραμέτρους, οι αστρονόμοι μπορούν να υπολογίζουν την τρίτη. «Βρήκαμε ότι η σχέση μεταξύ μάζας, ρυθμού περιστροφής και της ηλικίας ορίζεται τώρα αρκετά καλά με παρατηρήσεις ότι μπορούμε να έχουμε τις ηλικίες των μεμονωμένων άστρων εντός του 10%», δήλωσε ο Dr Sydney Barnes του Leibniz Institute for Astrophysics στη Γερμανία, ο οποίος είναι ένας από τους συγγραφείς της μελέτης.

Ο Dr Barnes πρότεινε πρώτος την μέθοδο το 2003, αξιοποιώντας προηγούμενη εργασία, που αποκάλεσε γυροχρονολογία (gyrochronology). Για να μετρήσουν την περιστροφή ενός άστρου οι αστρονόμοι ψάχνουν για αλλαγές στη φωτεινότητά του που προκαλείται από σκοτεινές κηλίδες στην επιφάνειά του-το αστρικό ισοδύναμο των ηλιακών κηλίδων. Αντίθετα από τον Ήλιο μας, ένα απομακρυσμένο άστρο είναι ένα ανεπίλυτο σημείο φωτός και έτσι οι αστρονόμοι δεν μπορούν να παρατηρήσουν απευθείας μια κηλίδα στο δίσκο του άστρου. Αντί αυτού παρατηρούν για το άστρο να σκοτεινιάζει αργά όταν εμφανίζεται μια κηλίδα και να φωτίζει και πάλι όταν η κηλίδα περιστρέφεται έξω από το οπτικό πεδίο. Αυτές οι αλλαγές είναι πολύ δύσκολο να μετρηθούν επειδή ένα τυπικό άστρο σκοτεινιάζει πολύ λιγότερο του 1% και μπορεί να πάρει μέρες για να διασχίσει η κηλίδα την επιφάνεια του άστρου.

Οι Dr Barnes, Dr Meibom και οι υπόλοιποι συγγραφείς πέτυχαν αυτό το κατόρθωμα χρησιμοποιώντας δεδομένα από το τηλεσκόπιο Kepler της NASA, που παρείχε ακριβείς και συνεχείς μετρήσεις της αστρικής φωτεινότητας. Για τη γυροχρονολογία, για να είναι ακριβείς και σαφείς οι ηλικίες, πρέπει να βαθμονομηθούν τα νέα ρολόγια τους μετρώντας των περιόδων περιστροφής των άστρων με τα γνωστά στοιχεία των ηλικιών και των μαζών τους.

Στη νέα τους μελέτη, η ομάδα εξέτασε άστρα του συμπλέγματος NGC6819, ηλικίας 2,5 δισεκατομμυρίων ετών. «Τα παλιότερα άστρα έχουν λιγότερες και μικρότερες κηλίδες κάνοντας τις περιόδους τους δυσκολότερο να ερευνηθούν», δήλωσε ο Dr Meibom.

Οι αστρονόμοι εξέτασαν άστρα με μάζα 80 έως 140% αυτής του Ήλιου. Ήταν ικανοί να μετρήσουν τις περιστροφές των 30 άστρων με περιόδους που κυμαίνονται από 4 μέχρι 23 ημέρες, σε σύγκριση με την παρούσα 26 ημερών περίοδο του Ήλιου. Τα οκτώ άστρα του NGC 6819 που μοιάζουν περισσότερο με τον Ήλιο, έχουν μέσο όρο περιόδου περιστροφής 18,2 ημέρες σημειώνοντας ότι η περίοδος του Ήλιου είχε αυτή την τιμή όταν ήταν ηλικίας 2,5 δισεκατομμυρίων ετών. Οι επιστήμονες τότε αξιολόγησαν διάφορα υπάρχοντα μοντέλα που υπολογίζουν τους ρυθμούς περιστροφής των άστρων με βάση τις μάζες τους και τις ηλικίες και προσδιόρισαν πιο μοντέλο ταιριάζει καλύτερα με τις παρατηρήσεις τους.

«Τώρα μπορούμε να εξάγουμε τις ακριβείς ηλικίες για μεγάλο αριθμό του πεδίου των άστρων στον Γαλαξία μας μετρώντας τις περιόδους των περιστροφών τους. Είναι ένα σημαντικό νέο εργαλείο για τους αστρονόμους που μελετούν την εξέλιξη των άστρων και των συνοδών τους και μπορεί να βοηθήσει στον εντοπισμό πλανητών, αρκετά μεγάλης ηλικίας ώστε να έχει αναπτυχθεί σύνθετη ζωή», σχολίασε ο Dr Meibom.

Οι εικόνες είναι από τις διευθύνσεις:
http://www.cfa.harvard.edu/news/2015-01 και
http://www.sci-news.com/astronomy/science-relationship-rotation-rates-stars-ages-02385.html

Περισσότερα: Søren Meibom et al. A spin-down clock for cool stars from observations of a 2.5-billion-year-old cluster. Nature, published online January 05, 2015; doi: 10.1038/nature14118