Если отлистать историю человечества на сотни лет назад, то кроме нашего развития, ничего не поменяется. Идем назад еще на несколько тысяч лет и видим, что люди были совершенно другими, но звезды над ними светили те же самые. Уходим на миллионы лет назад и, если изолировать население планеты, то заметим, что во Вселенной почти ничего не изменилось. Так каквозраст звезд и планет составляет такие большие величины, то говорить о каких-то заметных переменах просто невозможно. Миллиарды лет — вот тот масштаб, в рамках которого можно рассматривать существование небесных тел. Но если в рамках эксперимента можно просто засечь время, а в отношении земных объектов провести анализ возраста предметов, то как ученые узнают, что той или иной звезде не 2, а, допустим, 4 миллиарда лет? Оказывается, это возможно. Процесс не простой, но сделать это можно.
Как понять сколько лет звезде
Возраст небесных объектов измерить действительно сложно. В первую очередь сложность заключается в том, что они в течение миллиардов лет сохраняют свою яркость, скорость вращения, температуру, размер и многие другие параметры.
Если бы звезды не было видно невооруженным взглядом, то мы бы начали изучать космос намного позже. Но именно они показали нам, что там, над головой, что-то есть. Конечно, их количество меняется, но как сотни лет назад люди ориентировались на Полярную звезду, так мы делаем это и сейчас.
Выше я уже сказал, что скорость вращения звезд неуклонно меняется, — она замедляется. Меняются, пусть и медленно, их яркость и цвет. Отметить эти изменения в рамках человеческой жизни или даже всей цивилизации просто невозможно. Для этого ученые проводят математическое сравнение зависимости параметров друг от друга. Для этого они изучают звезды, для которых заведомо известно, что они разного возраста. Дальше это накладывается на одинаковые для всей Вселенной законы физики. В итоге появилась наука, занимающаяся изучением возраста звезд, — гирохронология.
Модель определения возраста звезд
Именно математические модели, созданные учеными, при применении их к разным звездам позволяют довольно точно определить возраст светил. То есть ученые знают, в каком возрасте какой цвет, какая температура и какие другие параметра должны быть у звезды в том или ином возрасте. Конечно, погрешность может составлять миллионы лет, но в рамках жизненного цикла звезды она ничтожна. Это примерно то же самое, что и угадать возраст человека с точностью до пары недель.
Гирохронология — метод оценки возраста звезд по периоду ее вращения.
Впрочем, некоторые звезды все равно могут удивлять ученых. Происходит это из-за индивидуальных особенностей, которые еще не до конца изучены. Так, например, в 2019 году было много вопросов, почему сверхмассивная звезда Бетельгейзе потускнела. Это может быть связано с особенностями некоторых этапов эволюции звезд. Так получилось и в этот раз.
Конечно, чем ближе звезда, тем проще определить ее реальный возраст. Именно поэтому лучше всего астрономами изучено наше небесное светило — Солнце. Оно тоже иногда ведет себя странно и это показывает, что ученые до сих пор не до конца понимают все возрастные этапы звезд. Это лишний раз подтверждает, что нам еще есть что изучать. Зато объяснение каждой конкретной аномалии дает еще больше данных. Если они дают возможность объяснить другие подобные странности, это продвигает науку вперед и позволяет применять полученные знания в других ситуациях в будущем.
Как меняются звезды с возрастом
Есть несколько способов, которые позволяют определить возраст звезд. Базовый основан на вращении звезд, вызывающем сильное магнитную активность. Она выражается во всплесках энергии на поверхности небесных светил. Если магнитная активность снижается равномерно и устойчиво, это позволяет повысить точность определения ее возраста.
В 70-е годы прошлого века астрофизики заметили тенденцию, что звезды в более молодых скоплениях вращаются быстрее, чем звезды в более старых скоплениях. Из этого было сделано предположение, что скорость вращения замедляется с течением жизни звезды. Но позже это предположение было опровергнуто и доказано, что некоторые звезды могут сохранять свою скорость вращения до конца своего жизненного цикла.
Сколько лет Солнцу
Тем не менее, именно вращение является одним из лучших показателей для оценки возраста звезды. Особенно хорошо это видно, если мы рассматриваем светила, которые моложе Солнца. Но конкуренцию этому методу составляет изучение колебаний или сотрясений на поверхности звезды — астросейсмология. Впрочем, и тут есть свои особенности, ведь структура колебаний молодых звезд отличается от того, что демонстрируют старые. Зато именно благодаря этому методу ученые установили возраст Солнца — 4,58 миллиарда лет.
Есть еще такая вещь, как радионуклиды. Это такие атомы, которые выделяют свою энергию в течение долгого времени, делая это очень медленно. Они лежат в основе изучения возраста предметов на Земле. Подобный анализ позволяет определить возраст найденных в раскопках предметов (предметы быта, кости, порода и другие).
Этот же метод позволил определить возраст самого старого из известных метеоритов. Оказалось, что ему 4,57 миллиарда лет. То есть он появился примерно через 10 миллионов лет после Солнца, что совсем немного. Если говорить о возрасте других вещей, можно сказать, что самым старым породам на Земле около 4,4 миллиарда лет, а лунный грунт, доставленный с нашего спутника, имеет возраст до 4,6 миллиарда лет. Это не говорит, что Луна вращалась вокруг Земли до ее появления. На нашей планете могут быть более старые породы, а Луна до того, как стать нашим спутником, на первых этапах своего существования была разрозненными породами, ”плавающими” в космосе.
Радионуклидное определение возраста
Но радионуклидный анализ не может быть применен к далеким космическим объектам и все, чем как правило приходится довольствоваться ученым, — фотографии. В отношении планет и спутников по фотографиям определение возраста можно провести по количеству кратеров на их поверхности. С одной стороны, по мере старения их становится все больше, но с другой - многие из них стираются из-за эрозии, ветра, космических лучей, вулканической активности и других воздействий.
Есть планеты, которые называют газовыми гигантами. К ним относится Юпитер. Определить возраст Юпитера методом изучения кратеров невозможно. Поэтому в данном случае приходится отталкиваться от их спутников. Описанным выше способом можно определить их примерный возраст, а сопоставив эти данные с тем, на каком этапе формирования планеты она обзаводится спутниками, можно понять примерный возраст всей системы.
Наша Солнечная система является отличным способом ”калибровки” системы определения возраста планет и светил. Астрономы могут сравнить радионуклидный возраст горных пород на Земле, Луне или астероидах с астросейсмологическим возрастом Солнца, и они очень хорошо совпадают.
Можно ли точно определить возраст звезд и планет
Насколько точно определяется возраст планет и звезд? Пока точно ответить на этот вопрос нельзя, так как в основном это расчетные величины. Пусть точность таких расчетов довольно высока, но оценка все равно относительна. При этом нет гарантий, что через несколько лет не будет открыто что-то, что вскроет большие погрешности нынешнего метода анализа.
На данном этапе мы говорим скорее об относительности времени образования звезд и понимании, какая появилась раньше. Кроме этого, мы понимаем механизм появления звезд и планет, а также начинаем разбираться в этапах их эволюции. Поэтому погрешности в несколько миллионов или даже сотен миллионов лет не являются большой проблемой. Но это в худшем случае, ведь обычно данные исследователей куда более точные.
