Ny teknik bestemmer mere præcist stjernernes alder

Hvor gamle er hver af stjernerne i vores omkring 13 milliarder år gamle galakse? En ny teknik til at forstå Mælkevejens stjernedannende historie i hidtil uset detalje gør det muligt at bestemme stjernernes alder mindst to gange mere præcist end konventionelle metoder, Embry-Riddle Aeronautical University-forskere rapporterede 10. januar på mødet i American Astronomical Society (AAS).

Nuværende stjernedatingteknikker, baseret på vurderinger af stjerner i deres livs primære eller hovedsekvens, der er begyndt at dø efter at have opbrugt deres brint, tilbyde 20 pct. eller i bedste fald en 10-procents fejlmargin, forklarede Embry-Riddle Fysik og Astronomi Professor Dr. Ted von Hippel. Embry-Riddles tilgang, udnytte udbrændte rester kaldet hvide dværgstjerner, reducerer fejlmarginen til 5 procent eller endda 3 procent, han sagde.

For at denne metode skal virke, von Hippel og hans team skal måle stjernens overfladetemperatur, om det har en brint- eller heliumatmosfære, og dens masse. Overfladetemperaturen kan bestemmes ud fra en stjernes farve og atmosfæriske bestanddele.

"Stjernens masse betyder noget, fordi objekter med større masse har mere energi og tager længere tid at afkøle, sagde von Hippel, direktør for Embry-Riddle's Physical Sciences Department Observatory og 1,0 meter Ritchey-Chretien teleskop. "Det er grunden til, at en kop kaffe holder sig varm længere end en teskefuld kaffe. Overfladetemperatur, som brugte kul i et lejrbål, der er slukket, give et fingerpeg om, hvor længe siden branden døde. Endelig, Det er vigtigt at vide, om der er brint eller helium ved overfladen, fordi helium udstråler varme fra stjernen lettere end brint."

Bestemmelse af de præcise masser af stjerner, især for store prøver af hvide dværge, er meget svært. Nu, astronomer har en ny metode til at bestemme hvide dværgmasser.

Metoden udnytter data indfanget af den europæiske rumorganisations Gaia-satellit, en ambitiøs mission om at skabe et tredimensionelt kort over Mælkevejen. Von Hippel, med nyuddannet Embry-Riddle Adam Moss, nuværende studerende Isabelle Kloc, Jimmy Sargent og Natalie Moticksa, og instruktør Elliot Robinson, brugt meget præcise Gaia-målinger af stjerners afstand.

Ligesom en bils speedometer kan se ud til at give to forskellige aflæsninger fra førerens perspektiv i forhold til passagersædet, himmellegemer kan se ud til at være på forskellige steder, afhængig af seerens udsigtspunkt. Gaia-målingerne, baseret på geometrien af ​​to forskellige linjer af sted eller "parallakser" til objekter, hjalp Embry-Riddle-forskere med at bestemme stjernernes radius baseret på deres lysstyrke. De kunne derefter bruge eksisterende information om stjernens masse-til-radius-forhold - en beregning drevet af elektronernes fysiske opførsel - til at udfylde den sidste ingrediens til at bestemme stjernens alder, dens masse.

Endelig, ved at finde ud af overfloden af ​​forskellige elementer i stjernen, eller dets metallicitet, forskere kan yderligere forfine objektets alder, Moss og Kloc rapporterede i to separate AAS-plakatpræsentationer. Moss fokuserede på par stjerner med en hvid dværg og en hovedsekvensstjerne, der ligner vores sol, mens Klocs forskning så på to hvide dværgstjerner i det samme binære system.

"Det næste niveau af undersøgelse vil være at bestemme så mange af grundstofferne i det periodiske system som muligt for hovedsekvensstjernen inden for disse par, " sagde von Hippel. "Det ville fortælle os mere om galaktisk kemisk evolution, baseret på, hvordan forskellige grundstoffer opbyggedes over tid, da stjerner blev dannet i vores galakse, Mælkevejen."

Selvom han understregede, at det nuværende arbejde forbliver foreløbigt, holdet håber i sidste ende at offentliggøre alderen for alle hvide dværgstjerner i Gaia-datasættet:"Det kunne give forskere mulighed for betydeligt at fremme vores forståelse af stjernedannelse i Mælkevejen."

Inden for arkæologi, von Hippel bemærkede, kulstof-dateringsmetoder gjorde det muligt at bestemme alderen på strukturer, fossiler, Stenaldersteder og meget mere, derved give en dybere indsigt i livets udvikling på Jorden. "For nutidens astronomer, uden at kende alderen på forskellige komponenter i vores galakse, vi har ikke kontekst. Vi har haft teknikker til at datere himmellegemer, men ikke præcist."