После столетий наблюдения за ночным небом в телескопы мы довольно много знаем о звездах. Астрономы могут определить ключевые характеристики каждой звезды, такие как ее масса и состав. Но как они это делают?
Например, чтобы определить химический состав звезды, достаточно взглянуть на спектр света, излучаемого звездой. Каждый из химических элементов излучает немного разный цвет, поэтому чувствительный телескоп, такой как телескоп "Хаббл", может уловить малейшие различия в цвете света, излучаемого звездой. Но единственная переменная, с которой ученым еще предстоит справиться, - это время.
«Фактически, единственная звезда, возраст которой мы точно знаем, - это наше Солнце», - говорит астроном Дэвид Содерблом из Научного института космического телескопа в Балтиморе, США. «Все наши знания о возрасте звезд основаны на том, что мы знаем о Солнце», - добавляет он.
Даже, казалось бы, хорошо изученные звезды время от времени могут удивлять ученых. В 2019 году, когда красная сверхгигантская звезда Бетельгейзе в созвездии Ориона потускнела, астрономы не были уверены: она переживает очередную фазу жизни или неизбежен взрыв сверхновой. Оказалось, что это был всего лишь этап в жизни звезды. Расчеты, основанные на физике и косвенных измерениях возраста звезд, могут дать астрономам приблизительные оценки. Некоторые методы лучше подходят для разных типов звезд. Вот три способа вычисления возраста звезд астрономами.
Диаграммы Герцшпрунга-Рассела
Ученые довольно хорошо понимают, как формируются звезды, как они живут и как умирают. Например, звезды сжигают водородное топливо, в конечном итоге раздуваясь и выбрасывая газы в космос. Иногда при большом взрыве (называемом сверхновой). Но когда именно происходит каждый этап жизненного цикла звезды? Мы этого не знаем. В зависимости от массы некоторые звезды достигают этой точки в разном возрасте. Более массивные звезды горят сильнее и умирают молодыми, в то время как менее массивные звезды расходуют свое топливо медленнее и могут существовать миллиарды лет.
На рубеже 20-го века два астронома, Эйнар Херцшпрунг и Генри Норрис Рассел, независимо друг от друга придумали идею построения графика зависимости температуры звезд от их яркости. Паттерны на диаграммах Герцшпрунга-Рассела соответствовали тому, где каждая звезда находилась в своем жизненном цикле. Сегодня ученые используют эти закономерности для определения возраста звездных скоплений, в которых, как считается, они образовались в одно и то же время.
«Это не очень точно», - говорит астроном Трэвис Меткалф из Института космических наук в Боулдере, штат Колорадо. «Тем не менее, это лучший инструмент, который у нас есть».
Скорость вращения
В 1970-х годах астрофизики заметили тенденцию: звезды в более молодых скоплениях вращаются быстрее, чем звезды в более старых скоплениях. В 1972 году астроном Эндрю Скуманич использовал скорость вращения звезды и ее поверхностную активность, чтобы предложить простое уравнение для оценки возраста звезды: скорость вращения звезды равна ее возрасту, умноженному на 1/2.
На протяжении десятилетий этот метод использовался для отдельных звезд, но новые данные показали его недостатки. Оказывается, некоторые звезды не сбавляют обороты по достижении определенного возраста. Вместо этого они сохраняют ту же скорость вращения до конца своей жизни.
«Вращение - лучший индикатор для звезд моложе Солнца», - говорит Меткалф.
Однако для звезд старше Солнца лучше использовать другие методы.
Звездная сейсмология
Космический телескоп Кеплера охотится за экзопланетами. Он не только внес огромный вклад в исследования экзопланет, но и вывел на передний план звездную сейсмологию, просто наблюдая за одними и теме же звездами в течение очень долгого времени.
Наблюдение за изменениями яркости звезды может дать ключ к разгадке ее возраста. Ученые рассматривают мерцание звезды как индикатор того, что происходит под ее поверхностью, и с помощью математического моделирования приблизительно рассчитывают ее возраст. Для этого им нужен действительно большой набор данных о яркости звезды, который мог бы предоставить телескоп Кеплера.
По мере того как космические телескопы, такие как TESS НАСА и "Хеопс" Европейского космического агентства, исследуют новые области неба, астрофизики смогут больше узнать о жизненном цикле звезд и разработать новые оценки для большего количества звезд.
Помимо любопытства к звездам на нашем заднем дворе, возраст звезд имеет значение для жизни за пределами нашей солнечной системы. От образования планет до эволюции галактик - и даже поиска внеземной жизни, о чем можно судить по возрасту звезды. Поскольку он может многое сказать нам об условиях, которые существуют для планет на орбите звезды.
Если вам понравилась статья - подписывайтесь на канал! Возможно вам так же будет интересно почитать: