Наше понимание Вселенной и Млечного Пути построено на построении отдельных частей знаний, связанных друг с другом. Но каждая из этих частей очень точна. Чем точнее мы можем сделать одно из знаний, тем точнее наше понимание всего этого.
Возраст звезд является одним из таких кусочков. В течение многих лет астрономы использовали метод определения возраста звезд с погрешностью от 10% до 20%. Теперь команда ученых из Университета авиации им. Эмбри-Риддла разработала новую методику определения возраста звезд с погрешностью всего от 3% до 5%.
Современные методы датирования звезд основаны на наблюдении за звездами на главной последовательности, которая для взрослых напоминает звезду. Техника смотрит на звезды, которые начали «умирать», что в данном случае означает, что они истощают свой водород. Кроме того, ученые обычно могут определить возраст звезды, только выяснив возраст населения, частью которого они являются. Они знают возраст некоторых отдельных звезд, но в основном мы знаем возраст звездных скоплений, а не самих отдельных звезд.
Причины этого довольно сложны, но наши методы датирования звезд привели к некоторым странным, довольно очевидно невозможным выводам, таким как нахождение звездных скоплений в Млечном Пути, которые старше, чем сам Млечный Путь.
Техника, разработанная командой Embry-Riddle под руководством профессора физики и астрономии доктора Теда фон Хиппеля, основана на измерениях белых карликов, а не на звездах главной последовательности. Белые карлики - это остатки звезд, которые покинули главную последовательность после того, как закончились запасы топлива. Наше собственное Солнце покончит с жизнью белого карлика.
Новая методика измеряет массу, температуру поверхности и наличие в ее атмосфере водорода или гелия.
«… Важно знать, есть ли на поверхности водород или гелий, потому что гелий излучает тепло от звезды быстрее, чем водород».
Доктор Тед фон Хиппель, профессор физики и астрономии, Университет Эмбри-Риддла.
«Масса звезды имеет значение, потому что объекты с большей массой обладают большей энергией и требуют больше времени для охлаждения», - сказал фон Хиппель, директор Обсерватории Отдела физических наук Эмбри-Риддла и 1,0-метрового телескопа Ричи-Кретьена. «Вот почему чашка кофе остается горячей дольше, чем чайная ложка кофе. Температура поверхности, как отработанные угли в костре, которые дают понять, как давно погас пожар. Наконец, важно знать, есть ли на поверхности водород или гелий, потому что гелий излучает тепло от звезды быстрее, чем водород ».
Масса звезды по-прежнему имеет ключевое значение для определения ее возраста, и это все еще сложно, особенно для большой популяции белых карликов. Но благодаря спутнику Gaia это становится проще.
Новый метод профессора фон Хиппеля использует данные, предоставленные миссией Европейского космического агентства в Гайе. Гайя делает трехмерную карту Млечного Пути, измеряя позиционную и радиальную скорость около 1 миллиарда звезд в Млечном Пути и в Местной группе. Гайя измеряет звездные расстояния с предельной точностью, и это то, чем воспользовалась команда фон Хиппеля.
Гея смогла измерить звездные расстояния с большой точностью, и фон Хиппель и его команда использовали эту точность, чтобы определить радиус звезд на основе их яркости. Оттуда они использовали имеющуюся информацию о соотношении массы и радиуса звезды, чтобы определить массу, отсутствующую при определении возраста звезды.
Последний штрих, который помогает придать новой технике точность, - выяснить металличность звезды. Металличность относится к изобилию различных химических элементов в звезде. Эта информация позволяет им уточнить возраст звезды.
На недавнем собрании Американского астрономического общества члены команды фон Хиппеля представили два плаката о своей работе. Первый фокусировался на бинарной паре звезд с одним белым карликом и одной звездой главной последовательности. Второй фокусировался на двоичной паре белых карликов.
«Следующим уровнем изучения будет определение максимально возможного количества элементов в периодической таблице для звезды главной последовательности в этих парах».
Доктор Тед фон Хиппель, профессор физики и астрономии, Университет Эмбри-Риддла.
«Следующим уровнем изучения будет определение как можно большего числа элементов в периодической таблице для звезды главной последовательности в этих парах», - сказал фон Хиппель. «Это расскажет нам больше о галактической химической эволюции, основанной на том, как различные элементы накапливались с течением времени, когда звезды образовались в нашей галактике, Млечном Пути».
Фон Хиппель говорит, что этот метод все еще находится в стадии разработки, и его еще можно рассмотреть на начальном этапе. Но он обещает много, и команда надеется, что в конечном итоге они узнают возраст всех белых карликов в наборе данных Gaia. «Это может позволить исследователям значительно улучшить наше понимание звездообразования в Млечном Пути», - сказал фон Хиппель.
Фон Хиппель обратил внимание на сравнение между областью археологии и областью астрофизики. В археологии мы используем датирование углерода, чтобы определить возраст всех видов объектов: инструментов, структур, окаменелостей, мест каменного века. Возраст вещей дает нам понимание сроков событий на Земле. То же самое верно для Вселенной.
«Для сегодняшних астрономов, не зная возраста различных компонентов нашей галактики, у нас нет контекста. У нас были техники для знакомства с небесными объектами, но не точно ».
