Stjerner kan avsløre alderen sin ved å snurre

Hvordan finner man ut hvor gammel en stjerne er? Ny forskning viser at man kan gjøre det ved å se hvor raskt de roterer.

Mer om stjernene

Stjerner roterer om sin egen akse – vår egen stjerne, solen, bruker 26 dager på en runde.

I 2003 foreslo astronomen Sydney Barnes at man kunne bestemme stjerners alder ved å måle rotasjonshastighet og masse.

Han døpte metoden gyrokronologi, fra de greske ordene gyros (rotasjon), chronos (tid/alder) og logos (studier av).

Metoden har vært usikker, men en ny undersøkelse gjør den mer nøyaktig.

Kilder: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Himmelen over oss er fylt med funklende stjerner. Men hvor lenge har de eksistert?

Forskere har utviklet en ny metode som gjør det mulig å bestemme alderen på stjerner ut fra hvor raskt de roterer. Jo eldre de er, jo langsommere er rotasjonen, mener forskerne.

– Det er et helt nytt redskap for astronomene. Og det kan hjelpe oss med å identifisere planeter som er gamle nok til at komplekst liv kan ha utviklet seg, sier den danske forskeren Søren Meibom i en pressemelding fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i USA.

Han er en av hovedkreftene bak den nye studien.

– Spennende resultat

Professor Jørgen Christensen-Dalsgaard ved Aarhus Universitet er begeistret for det nye funnet.

– Det er et veldig spennende resultat. Aldersbestemmelse av stjerner er både viktig og vanskelig. Med den nye metoden kan det bli mye lettere å bestemme alderen på store samlinger av stjerner, sier Christensen-Dalsgaard.

Han forklarer at det har vært kjent at stjerner roterer langsommere når de blir eldre. Problemet har vært en presis kobling mellom rotasjon og alder.

– Nå vet vi hvor raskt rotasjonshastigheten avtar. Vi hadde noen grove modeller før, men den nye metoden er mye bedre, sier Christensen-Dalsgaard, som er leder av Stellar Astrophysics Centre i Aarhus.

Vår egen stjerne, solen, har mørke flekker, kjent som solflekker, og det har også andre stjerner. Unge stjerner, som den til venstre på bildet, har flere mørke flekker enn de som er gamle (til høyre), og det gjør det lettere å bestemme rotasjonshastigheten på unge stjerner.  (Foto: David A. Aguilar CfA)
Vår egen stjerne, solen, har mørke flekker, kjent som solflekker, og det har også andre stjerner. Unge stjerner, som den til venstre på bildet, har flere mørke flekker enn de som er gamle (til høyre), og det gjør det lettere å bestemme rotasjonshastigheten på unge stjerner. (Foto: David A. Aguilar CfA)

 

Mørke flekker forteller om rotasjonen

Den nye metoden forutsetter at det finnes mørke flekker på stjernene – som solflekkene på vår egen stjerne, solen. Ved å følge disse flekkene kan forskerne bestemme hvor raskt stjernen roterer. Flekkene skaper et målbart fall i lyset fra stjernen.

Det er imidlertid ikke nok bare å måle rotasjonen: Store stjerner roterer nemlig raskere enn de små.

Avslører alderen

Den nye undersøkelsen viser at hvis man kan måle både rotasjonshastighet og masse, kan man bestemme en stjernes alder.

– Vi kan nå beregne alderen med en usikkerhet innenfor ti prosent, sier en av medforfatterne til den nye undersøkelsen, Sydney Barnes fra det tyske Leibniz Institute for Astrophysics.

Det finnes andre metoder for å bestemme alderen på stjerner – en av de mest presise metodene er, ifølge Christensen-Dalsgaard, å studere rystelser på stjernens overflate, stjerneskjelv.

Innen dette feltet er Christensen-Dalsgaard blant de ledende forskerne i verden, og han forklarer at skjelvene endrer karakter når stjernen blir eldre.

Mye enklere metode

– Det er fortsatt mest presist å basere seg på stjerneskjelv. Men det er bare mulig å gjøre det for relativt få stjerner, og det krever målinger gjennom flere år. Den nye metoden er mye mer praktisk, forklarer Christensen-Dalsgaard.

Men hvordan har forskerne egentlig utviklet sin nye metode?

I første omgang har de undersøkt rotasjonshastigheten på 30 stjerner i en stjernehop som kalles NGC 6819. Den er omkring 2,5 milliarder år gammel.

De 30 stjernene er i vidt forskjellige størrelser, og det tar dem mellom 4 og 23 dager å rotere om sin egen akse – til sammenligning bruker solen vår 26 dager.

Forskerne brukte data fra de 30 stjernene til å finne frem til en mer generell formel for hvordan rotasjon, masse og alder henger sammen.

Søren Meibom og kollegene hans har tidligere utviklet en lignende formel på bakgrunn av studier av andre stjerner. Disse stjernene var imidlertid bare omkring 1 milliard år gamle, så den nye undersøkelsen utvider forskernes kunnskap om stjerners rotasjon med 1,5 milliarder år.

Referanse:

Søren Meibom mfl: A spin-down clock for cool stars from observations of a 2.5-billion-year-old cluster, Nature (2015), DOI: 10.1038/nature14118

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.

Powered by Labrador CMS