Rotacja gwiazdy może wskazywać jej wiek

Ile lat liczy sobie gwiazda? Jeśli pominiemy wybuchy supernowych, to te same gwiazdy, które na niebie widzieli starożytni, obserwują również współcześni astronomowie (oczywiście technika stale się rozwija i obecnie naukowcy mogą obserwować miliony gwiazd, a nie jedynie kilka tysięcy widocznych gołym okiem).

Zatem nie tylko czas życia jednego astronoma, ale i tysiące lat historii cywilizacji to zbyt mały zakres czasu, aby doświadczalnie zbadać problem - zaobserwować gwiazdę od jej narodzin do śmierci. Na podstawie badań geologicznych wiadomo, że nasza planeta ma 4,6 miliarda lat. Zgodnie z teorią powstawania układów planetarnych, Ziemia uformowała się razem ze Słońcem, zatem tyle samo lat powinna mieć nasza najbliższa gwiazda.

Znajomość wieku Słońca jest bardzo istotna, gdyż stanowi podstawę do kalibracji metod stosowanych w astronomii do wyznaczania wieku gwiazd. Jedną z głównym metod używanych do określania wieku gwiazd jest metoda izochron. Została ona wprowadzona przez Allana Sandage'a w latach 60. Izochrony to linie łączące punkty, w których w tym samym czasie mamy dane zjawisko. W przypadku gwiazd będzie to linia na wykresie barwa-jasność gwiazdy, wskazujące obiekty o tym samym wieku.

Aby poznać absolutną jasność gwiazdy potrzebna jest znajomość odległości do obiektu, co stanowi niedogodność metody. Najlepsze wyniki metoda daje w przypadku grup gwiazd: gromad otwartych, gromad kulistych. W innej metodzie, zwanej chromosferyczną, nie potrzebna jest znajomość odległości go gwiazdy. Wiek oblicza się na podstawie pomiarów emisji chromosferycznych w gwiazdach (chromosfera to warstwa rozciągająca się nad fotosferą - widzialną powierzchnią gwiazdy).

Niestety, oszacowany w ten sposób wiek może mieć niepewność nawet 50 proc. Nowy pomysł - żyrochronologia, po angielsku "gyrochronology", to metoda bazująca na znajomości rotacji i barw gwiazd. Można ją stosować do gwiazd podobnych do Słońca, a także starszych. Nie sprawdza się natomiast w przypadku gwiazd młodych. Pierwsze przesłanki do żyrochronologii pojawiły się w latach 70., gdy zauważono, że poszerzenie linii widmowych spowodowane rotacją gwiazdy może mieć związek z wiekiem.

Potem stwierdzono także, że w jednej z gromad gwiazd (Hiady) istnieje zależność pomiędzy rotacją gwiazd a ich barwą i masą. Sydney Barnes z Lowell Observatory połączył i poszerzył te spostrzeżenia. Wykazał, że okres rotacji gwiazdy zmienia się i zależy od jej wieku oraz barwy. Sprawdził także, jak nowa metoda wypada w porównaniu z dotychczasowymi - okazało się, że daje podobny wiek dla znanych obiektów, a błąd mieści się w granicach 15 proc. "Żyrochronologia przekształca rotującą gwiazdę w zegar, który po ustawieniu na podstawie Słońca dobrze pokazuje czas" - porównuje Barnes. Lowell Observatory to prywatna amerykańska instytucja naukowa, założona w 1894 r. przez Percivala Lowella. To tutaj w roku 1930 Clyde Tombaugh odkrył Plutona. (PAP)