Как ученые высчитывают возраст звезд?

Мы многое знаем о звездах: сейчас и профессиональные астрономы, и любители могут рассчитать ключевые характеристики любой звезд. Например, массу и ее композицию. Но возраст — совсем другой разговор. Портал sciencenews.org рассказал, какими методами ученые рассчитывают возраст различных звезд.

Диаграмма Герцшпрунга — Рассела

Ученые довольно хорошо представляют, как рождаются, живут и умирают звезды. Они прожигают свое водородное топливо, раздуваются и, рано или поздно, исторгают свои газы в открытый космос. Другой вопрос, что мы не знаем, в какой момент времени наступает каждая из этих стадий жизненного цикла. Каждая звезда, в зависимости от своей массы, достигает каждого этапа в свое время. Крупные звезды, как правило, умирают молодыми, тогда как мелкие могут гореть на протяжении миллиардов лет.

В конце XX века астрономы Эйнар Герцшпрунг и Генри Норрис Рассел одновременно, независимо друг от друга, предложили сравнивать температуру звезд и их яркость. Паттерны на этих диаграммах соответствуют определенным стадия жизненного цикла звезд. Сегодня специалисты используют эти паттерны для расчета возраста скоплений звезд, т.к. все светила в скоплениях образовались в одно время.

Нюанс в том, что, без тонны математики и моделирования, данный метод можно использовать только для скоплений звезд. На худой конец можно сравнивать яркость одиночной звезды с теоретическими диаграммами, но результат будет не слишком точным.

Скорость вращения

К 1970-м астрономы заметили тренд: звезды в молодых скоплениях вращаются быстрее, чем звезды в более старых. Опираясь на это наблюдение, физик Эндрю Скуманич предложил использовать скорость вращение звезд и активность на их поверхности для простого уравнения. Скорость вращения = возраст звезды, поделенный пополам.

На протяжении десятилетий этот метод считался самым эффективным, однако на фоне новой информации к нему появились вопросы. Оказывается, некоторые звезды не замедляют вращение с возрастом — они сохраняют одну и ту же скорость до конца своей жизни.

Звездная сейсмология

Данные, подтвердившие ненадежность метода Скуманича, пришли из неожиданного источника — космического телескопа «Кеплер», охотящегося за экзопланетами. Он вывел поле звездной сейсмологии на новый уровень благодаря длительному наблюдению за звездами.

По сути, пристальное наблюдение за мерцанием звезды может дать информацию о ее возрасте. Ученые следят за переменами яркости, после чего моделируют активность на поверхности звезды и высчитывают приблизительный возраст светила. Для этого нужен большой объем данных о яркости звезды — и «Кеплер» вполне может их предоставить.

Данный подход помог астрономам выяснить немало нового об эволюции Млечного пути. Так, около 10 млрд лет назад наша галактика столкнулась с другой, карликовой галактикой. Но звезды, которые она оставила после себя, либо моложе, либо того же возраста, что и наши. А это значит, что Млечный путь мог эволюционировать быстрее, чем мы думали ранее.