Vår forståelse av universet og Melkeveien er bygget på en bygning av individuelle kunnskapsstykker, alle relatert til hverandre. Men hver av disse brikkene er bare så nøyaktige. Jo mer nøyaktig vi kan gjøre en av kunnskapene, jo mer nøyaktig er vår forståelse av det hele.
Stjernenes alder er et slikt stykke. I årevis har astronomer brukt en metode for å bestemme alderen på stjerner som har en feilmargin på 10 til 20%. Nå har et team av forskere fra Embry-Riddle Aeronautical University utviklet en ny teknikk for å bestemme stjerners alder med en feilmargin på bare 3% til 5%.
Gjeldende stjernedateringsteknikker er avhengige av å observere stjerner på hovedsekvensen, som er litt som voksenhette for stjerner. Teknikken ser på stjerner som har begynt å "dø", noe som i dette tilfellet betyr at de er oppslitt. Videre kan forskere bare fortelle en stjerners alder ved å finne ut hvilken alder befolkningen de er en del av. De kjenner alderen til noen individuelle stjerner, men stort sett kjenner vi alderen til stjerneklynger i stedet for de enkelte stjernene selv.
Årsakene til det er ganske kompliserte, men stjernedateringsteknikkene våre har ført til noen rare, heller åpenbart umulige konklusjoner, som å finne stjerneklynger i Melkeveien som er eldre enn selve Melkeveien.
Teknikken som er utviklet av et team fra Embry-Riddle, ledet av professor i fysikk og astronomi Dr. Ted von Hippel, er avhengig av målinger av hvite dverger, snarere enn på hovedsekvensstjerner. Hvite dverger er rester av stjerner som har forlatt hovedsekvensen etter at de har gått tom for drivstoff. Vår egen sol vil avslutte livet som en hvit dverg.
Den nye teknikken måler massen, overflatetemperaturen, og om atmosfæren har hydrogen eller helium.
"... det er viktig å vite om det er hydrogen eller helium på overflaten fordi helium stråler varme bort fra stjernen lettere enn hydrogen."
Dr. Ted von Hippel, professor i fysikk og astronomi, Embry-Riddle University.
"Stjernes masse betyr fordi gjenstander med større masse har mer energi og tar lengre tid å avkjøle," sa von Hippel, direktør for Embry-Riddles Physical Sciences Department Observatory og 1,0 meter Ritchey-Chretien-teleskop. “Dette er grunnen til at en kopp kaffe holder seg varm lenger enn en teskje kaffe. Overflatetemperatur, som brukte kull i en bål som har gått ut, gir ledetråder for hvor lenge siden brannen døde. Til slutt er det viktig å vite om det er hydrogen eller helium på overflaten fordi helium stråler varme bort fra stjernen lettere enn hydrogen. "
En stjernemasse er fremdeles nøkkelen til å bestemme alderen, og den er fremdeles vanskelig, spesielt for store bestander av hvite dverger. Men takket være Gaia Satellite blir det enklere.
Professor von Hippels nye metode utnytter dataene som gis av European Space Agency 'Gaia-oppdrag. Gaia lager et 3D-kart over Melkeveien ved å måle posisjons- og radialhastigheten på omtrent 1 milliard stjerner i Melkeveien og i den lokale gruppen. Gaia måler stjerneavstander med ekstrem nøyaktighet, og det er det von Hippels team benyttet seg av.
Gaia var i stand til å måle stjerneavstander med stor nøyaktighet, og von Hippel og teamet hans brukte den nøyaktigheten til å bestemme stjernenes radius basert på deres lysstyrke. Derfra brukte de eksisterende informasjon om stjernens masse-til-radius-forhold for å bestemme massen, en manglende ingrediens for å bestemme en stjerners alder.
Den siste touch, som hjelper til med å gi den nye teknikken dens presisjon, er å finne ut stjernens metallisitet. Metallisitet refererer til mengden av forskjellige kjemiske elementer i stjernen. Denne informasjonen lar dem avgrense stjernens alder.
På det nylige møtet i American Astronomical Society presenterte medlemmer av von Hippels team to plakater om arbeidet deres. Den første fokuserte på et binært par stjerner med en hvit dverg og en hovedsekvensstjerne. Det andre fokuserte på et binært par hvite dverger.
"Det neste studienivået vil være å bestemme så mange av elementene i den periodiske tabellen som mulig for hovedsekvensstjernen i disse parene."
Dr. Ted von Hippel, professor i fysikk og astronomi, Embry-Riddle University.
"Det neste nivået av studien vil være å bestemme så mange av elementene i den periodiske tabellen som mulig for hovedsekvensstjernen i disse parene," sa von Hippel. "Det vil fortelle oss mer om galaktisk kjemisk utvikling, basert på hvordan forskjellige elementer bygde seg opp over tid som stjerner dannet i galaksen vår, Melkeveien."
Von Hippel sier at metoden fremdeles er under utvikling, og fortsatt kan vurderes i den foreløpige fasen. Men det har mye løfte, og teamet håper at de til slutt vil lære alderen til alle de hvite dvergene i Gaia datasettet. "Dette kan tillate forskere å øke vår forståelse av stjernedannelse i Melkeveien betydelig," sa von Hippel.
Von Hippel gjorde oppmerksom på en sammenligning mellom feltet arkeologi og feltet astrofysikk. I arkeologi bruker vi karbondatering for å bestemme alderen på alle slags gjenstander: verktøy, strukturer, fossiler, steinaldersteder. Tidenes tider gir oss forståelse av tidslinjen for hendelser på jorden. Det samme er tilfelle for universet.
For dagens astronomer, uten å vite alderen til forskjellige komponenter i galaksen, har vi ikke kontekst. Vi har hatt teknikker for å datere himmelobjekter, men ikke nøyaktig. "
