Powszechnie wiadomo, że wraz z wiekiem metabolizm człowieka zwalnia. Analogicznie dzieje się z ruchem obrotowym gwiazd. Jednym z ostatnich osiągnięć nauki jest opisanie ilościowo tej zależności. Dokonali tego naukowcy z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Znane nam były już obserwacje potwierdzające taką zależność dla obiektów stosunkowo młodych – poniżej miliarda lat. Nowość polega na rozszerzeniu obserwacji na gwiazdy starsze.

Zdolność do pomiaru wieku gwiazd jest bardzo ważna zarówno dla badań ich ewolucji jak i poszukiwań życia pozaziemskiego. Jest niemal pewne, że życie potrzebuje wiele czasu aby powstać, rozwinąć się i osiągnąć wysoki poziom złożoności. Z tego powodu znaków życie nie szukamy na bardzo młodych planetach, czyli taki, które znajdują się w układach młodych gwiazd.

Obserwacje wykazały, że gwiazdy spowalniają swoje obroty wraz ze starzeniem się. Ponadto te większe, masywniejsze wirują szybciej. Udało się znaleźć relację ściśle łączącą trzy parametry: prędkość kątową obrotów gwiazdy, masę i wiek. Dzięki temu znając dwa z nich jesteśmy w stanie bez trudu znaleźć trzeci. Gdy metoda jest stosowana do szacowania wieku, błąd nie przekracza 10 procent.

Metoda ta, zwana żyrochronologią od greckich słów gyros (rotacja), chronos (czas/wiek) i logos (nauka), ma swoje korzenie w 2003 roku. Okres ruchu słońca można łatwo zmierzyć śledząc ruch plam słonecznych. Niestety nie jest to tak proste w przypadku odległych gwiazd, bowiem nie dysponujemy przyrządami o rozdzielczości dostatecznej aby takowe zaobserwować. Rozwiązaniem tego problemu jest pomiar jasności gwiazdy, która spada zawsze, gdy obszar plam powiększa się. Pozwala to wyliczyć okres obrotu gwiazdy. W praktyce problemem jest skala zachodzących zmian. Przeciętna amplituda wahań jest dużo mniejsza niż 1 procent całkowitej jasności.

Najnowsze badania przeprowadzono na gromadzie NGS 6816, której wiek wynosi 2,5 miliarda lat. Głównym utrudnieniem w porównaniu z wcześniejszymi badaniami młodszych gwiazd jest fakt, że starsze gwiazdy mają mniej plam, co skutkuje jeszcze mniejszymi amplitudami zmian jasności. Przestudiowane obiekty miały masę pomiędzy 80, a 140 procent masy Słońca. Zmierzone okresy mieszczą się w przedziale od czterech do 23 dni. Dla porównanie Słońce wykonuje pełen obrót w ciągu 26 dni.

Niewątpliwie ciekawymi obiektami są cztery gwiazdy bardzo podobne do Słońca. Średnio potrzebują one 18,2 dnia na dokonanie pełnego obrotu wokół osi. Jest to silna przesłanka, że Słońce w wieku 2,5 miliarda tak się właśnie zachowywało. Wyniki badań zostały następnie wykorzystane do oceny różnych modeli komputerowych.

Autor

Grzegorz Sochacki