Știm destul de multe despre stele. După secole de îndreptarea telescoapelor către cerul nopții, astronomii și amatorii deopotrivă își pot da seama de atributele cheie ale oricărei stele, cum ar fi masa sau compoziția sa.
Pentru a calcula masa unei stele, uită-te la perioada sa orbitală și fă puțină algebră. Pentru a determina din ce este făcută, priviți spectrul de lumină pe care o emite steaua. Dar singura variabilă pe care oamenii de știință nu au descoperit-o încă este timpul.
„Soarele este singura stea a cărei vârstă cunoaștem”, spune astronomul David Soderblom de la Institutul de Știință al Telescopului Spațial din Baltimore. „Totul altceva este pus la punct de acolo.”
Chiar și vedetele bine studiate surprind oamenii de știință din când în când. În 2019, când steaua supergigantă roșie Betelgeuse s-a estompat, astronomii nu erau siguri dacă trecea printr-o fază sau dacă o explozie de supernovă era iminentă. (Se pare că a fost doar o fază.) Soarele a zguduit, de asemenea, lucrurile când oamenii de știință au observat că nu se comportă ca alte stele de vârstă mijlocie. Nu este la fel de activ magnetic în comparație cu alte stele de aceeași vârstă și masă. Asta sugerează că astronomii ar putea să nu înțeleagă pe deplin cronologia vârstei mijlocii.
Calculele bazate pe fizică și măsurători indirecte ale vârstei unei stele le pot oferi astronomilor estimări. Și unele metode funcționează mai bine pentru diferite tipuri de stele. Iată trei moduri în care astronomii calculează vârsta unei stele.
Diagramele Hertzsprung-Russell
Oamenii de știință au o înțelegere destul de bună asupra modului în care se nasc stelele, cum trăiesc și cum mor. De exemplu, stelele ard prin combustibilul lor de hidrogen, se umflă și în cele din urmă își expulzează gazele în spațiu, fie cu o bubuitură, fie cu un scâncet. Dar când se întâmplă exact fiecare etapă a ciclului de viață al unei stele, lucrurile se complică. În funcție de masa lor, anumite stele ating acele puncte după un număr diferit de ani. Stele mai masive mor tineri, în timp ce stelele mai puțin masive pot arde miliarde de ani.
La începutul secolului al XX-lea, doi astronomi – Ejnar Hertzsprung și Henry Norris Russell – au venit în mod independent cu ideea de a reprezenta temperatura stelelor în funcție de luminozitatea lor. Modelele de pe aceste diagrame Hertzsprung-Russell, sau HR, corespundeau unde se aflau diferite stele în acel ciclu de viață. Astăzi, oamenii de știință folosesc aceste modele pentru a determina vârsta clusterelor de stele, ale căror stele se crede că s-au format toate în același timp.
Avertismentul este că, cu excepția cazului în care faci multă matematică și modelare, această metodă poate fi folosită numai pentru stelele din grupuri sau prin compararea culorii și luminozității unei singure stele cu diagramele HR teoretice. „Nu este foarte precis”, spune astronomul Travis Metcalfe de la Institutul de Științe Spațiale din Boulder, Colorado. „Cu toate acestea, este cel mai bun lucru pe care îl avem.”
Spuneți-ne ce părere aveți despre acest videoclip într-un scurt sondaj.
Rata de rotație
Până în anii 1970, astrofizicienii observaseră o tendință: stelele din grupurile mai tinere se rotesc mai repede decât stelele din grupurile mai vechi. În 1972, astronomul Andrew Skumanich a folosit rata de rotație a stelei și activitatea de suprafață pentru a propune o ecuație simplă pentru a estima vârsta unei stele: Rata de rotație = (Vârsta) -½.
Aceasta a fost metoda folosită pentru stelele individuale timp de zeci de ani, dar noi date au făcut găuri în utilitatea acesteia. Se pare că unele vedete nu încetinesc când ating o anumită vârstă. În schimb, ei păstrează aceeași viteză de rotație pentru tot restul vieții.
„Rotația este cel mai bun lucru de folosit pentru stelele mai tinere decât soarele”, spune Metcalfe. Pentru stelele mai vechi decât soarele, alte metode sunt mai bune.
Seismologie stelare
Noile date care au confirmat rata de rotație nu a fost cea mai bună modalitate de a estima vârsta unei stele individuale au venit dintr-o sursă puțin probabilă: telescopul spațial Kepler, care vânează exoplanete. Nu doar un avantaj pentru cercetarea exoplanetelor, Kepler a împins seismologia stelară în prim-plan, pur și simplu privind aceleași stele pentru o perioadă foarte lungă de timp.
Vizionarea pâlpâirii unei stele poate oferi indicii despre vârsta ei. Oamenii de știință privesc schimbările în luminozitatea unei stele ca un indicator al ceea ce se întâmplă sub suprafață și, prin modelare, calculează aproximativ vârsta stelei. Pentru a face acest lucru, este nevoie de un set de date foarte mare privind luminozitatea stelei – pe care telescopul Kepler l-ar putea oferi.
„Toată lumea crede că totul era despre găsirea planetelor, ceea ce era adevărat”, spune Soderblom. „Dar îmi place să spun că misiunea Kepler a fost o misiune stealth de fizică stelar.”
Această abordare a ajutat la dezvăluirea crizei magnetice a vieții mijlocii a soarelui și a oferit recent câteva indicii despre evoluția Căii Lactee. În urmă cu aproximativ 10 miliarde de ani, galaxia noastră s-a ciocnit cu o galaxie pitică. Oamenii de știință au descoperit că stelele lăsate în urmă de acea galaxie pitică sunt mai tinere sau aproximativ de aceeași vârstă cu stelele originare din Calea Lactee. Astfel, Calea Lactee poate să fi evoluat mai repede decât se credea anterior.
Pe măsură ce telescoapele spațiale precum TESS de la NASA și CHEOPS de la Agenția Spațială Europeană cercetează noi pete de cer, astrofizicienii vor putea afla mai multe despre ciclul de viață al stelelor și vor veni cu noi estimări pentru mai multe stele.
În afară de curiozitatea cu privire la stelele din propria noastră curte, epocile stelare au implicații dincolo de sistemul nostru solar, de la formarea planetelor până la evoluția galaxiilor – și chiar căutarea vieții extraterestre.
„Într-una din aceste zile – probabil că va dura ceva timp – cineva va pretinde că vede semne de viață pe o planetă în jurul altei stele. Prima întrebare pe care o vor pune oamenii este: „Câți ani are steaua aceea?””, spune Soderblom. „Va fi o întrebare dificilă de răspuns.”