Astronomen hebben een paar tools om sterren te bestuderen waarmee ze relatieve leeftijden kunnen achterhalen, zoals kijken naar hun temperaturen en helderheid. Over het algemeen zijn roodachtige en oranje sterren ouder en koeler, terwijl blauwachtig witte sterren heter en jonger zijn. Sterren zoals de zon kunnen als "van middelbare leeftijd" worden beschouwd, aangezien hun leeftijd ergens tussen hun koele rode ouderlingen en hun hete jongere broers en zussen ligt. De algemene regel is dat heter en veel zwaardere sterren, zoals de blauwachtige sterren op deze afbeelding laten zien, waarschijnlijk een korter leven zullen leiden. Maar welke aanwijzingen zijn er om astronomen te vertellen hoe lang die levens zullen zijn?
Er is een uiterst nuttige tool die astronomen kunnen gebruiken om de leeftijden van sterren te achterhalen die rechtstreeks verband houden met hoe oud de ster is. Het gebruikt de spinsnelheid van een ster (dat wil zeggen, hoe snel hij om zijn as draait). Het blijkt dat de stellaire spinsnelheden afnemen naarmate de sterren ouder worden. Dat feit intrigeerde een onderzoeksteam bij Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, geleid door astronoom Soren Meibom. Ze besloten om een klok te bouwen die de spins van de sterren kan meten en zo de leeftijd van de ster kan bepalen.
Waarom is het belangrijk om de leeftijd van een ster te kennen?
Het kunnen vertellen van de leeftijden van sterren is de basis om te begrijpen hoe astronomische fenomenen met sterren en hun metgezellen zich in de loop van de tijd ontwikkelen. Het kennen van de leeftijd van een ster is om vele redenen belangrijk stervorming tarieven in sterrenstelsels evenals de vorming van planeten.
Het is ook bijzonder relevant voor het zoeken naar tekenen van buitenaards leven buiten ons zonnestelsel. Het heeft lang geduurd voordat het leven op aarde de complexiteit bereikte die we tegenwoordig vinden. Met een nauwkeurige stellaire klok kunnen astronomen sterren identificeren met planeten die zo oud zijn als onze zon of ouder.
The Spin of a Star Tells the Tale
De spinsnelheid van een ster hangt af van zijn leeftijd, omdat hij met de tijd gestaag vertraagt, zoals een top die op een tafel draait na een paar minuten vertraagt. De spin van een ster hangt ook af van de massa. Astronomen hebben ontdekt dat grotere, zwaardere sterren de neiging hebben sneller te draaien dan kleinere, lichtere. Er is een nauw wiskundig verband tussen massa, spin en leeftijd. Meet de eerste twee en het is relatief eenvoudig om de derde te berekenen.
Deze methode werd voor het eerst voorgesteld in 2003 door astronoom Sydney Barnes van het Leibniz Institute for Physics in Duitsland. Het heet "gyrochronologie" van de Griekse woorden gyros (rotatie), chronos (tijd / leeftijd), en logo's (studie). Om gyrochronologie-leeftijden nauwkeurig en nauwkeurig te maken, moeten astronomen hun nieuwe stellaire klokken kalibreren door de spinperioden van sterren te meten met zowel bekende leeftijden als massa's. Meibom en zijn collega's bestudeerden eerder een cluster van miljard jaar oude sterren. Deze nieuwe studie onderzoekt sterren in de 2,5 miljard jaar oude cluster die bekend staat als NGC 6819, waardoor het leeftijdsbereik aanzienlijk wordt uitgebreid.
Het meten van de spin van een ster is geen gemakkelijke taak. Niemand kan zien door naar een ster te kijken hoe snel hij draait. Astronomen zoeken dus naar veranderingen in de helderheid die worden veroorzaakt door donkere vlekken op het oppervlak - het stellaire equivalent van zonnevlekken. Die maken deel uit van de zon normale activit en kan worden gevolgd net zoals sterrenvlekken dat kunnen. In tegenstelling tot onze zon is een verre ster echter een onopgelost lichtpunt. Astronomen kunnen dus niet direct een zonnevlek over de stellaire schijf zien. In plaats daarvan kijken ze of de ster lichtjes dimt wanneer er een zonnevlek verschijnt, en weer helder wanneer de zonnevlek uit het zicht draait.
Deze veranderingen zijn erg moeilijk te meten omdat een typische ster minder dan 1 procent dimt. En tijd is een probleem. Voor de zon kan het dagen duren voordat een zonnevlek het gezicht van de ster kruist. Hetzelfde geldt voor sterren met sterrenvlekken. Sommige wetenschappers hebben dat omzeild door gegevens van NASA's te gebruiken planeetjacht Kepler ruimtevaartuig, die nauwkeurige en continue metingen van stellaire helderheid leverde.
Eén team onderzocht meer sterren met een gewicht van 80 tot 140 procent zoveel als de zon. Ze waren in staat om de spins van 30 sterren te meten met periodes van 4 tot 23 dagen, vergeleken met de huidige 26-daagse spinperiode van de zon. De acht sterren in NGC 6819 die het meest op de zon lijken, hebben een gemiddelde spinperiode van 18,2 dagen, sterk wat impliceert dat de periode van de zon ongeveer die waarde was toen hij 2,5 miljard jaar oud was (ongeveer 2 miljard jaar) geleden).
Het team evalueerde vervolgens verschillende bestaande computermodellen die de spinsnelheden van sterren berekenen op basis van hun massa en leeftijd, en bepaalden welk model het beste overeenkwam met hun waarnemingen.
Snelle feiten
- Spinsnelheid helpt astronomen informatie te bepalen over de leeftijd en evolutie van een ster.
- Onderzoekers bestuderen voortdurend de spinsnelheden om te begrijpen hoe verschillende soorten sterren in de tijd veranderen.
- Onze zon draait, net als andere sterren, om zijn as.