Πώς να μάθετε την αληθινή ηλικία ενός αστεριού

Οι συστάδες αστέρων παρέχουν μια μέθοδο καθορισμού της ηλικίας των μεμονωμένων αστεριών . Τα αστέρια σε ένα σφαιρικό σύμπλεγμα σχηματίζονται περίπου την ίδια στιγμή από ένα μόνο μοριακό σύννεφο. Έτσι, βρίσκοντας την ηλικία ενός σφαιρικού συμπλέγματος, βρίσκουμε την ηλικία των αστεριών μέσα σε αυτό. Τα αστέρια σχηματίζονται στα νεφελώματα, τα οποία είναι συλλογές αερίου και σκόνης. Το φωτεινό των δύο νεφελώνων που εμφανίζονται στην εικόνα είναι M42, ένα τεράστιο αστρικό βρεφονηπιακό σταθμό που βρίσκεται στον αστερισμό του Orion. Η σκοτεινότερη περιοχή στο κέντρο της είναι ένα σύννεφο μοριακού αερίου και σκόνης όπου σχηματίζονται νέα αστέρια. Τα λαμπερά μπλε-λευκά αστέρια γύρω από την άκρη του νεφέπου είναι ζεστά, νεαρά αστέρια που έχουν σχηματίσει πρόσφατα.

Οι σφαιρικές συστάδες είναι τεράστιες σφαιρικές συλλογές εκατοντάδων χιλιάδων αστεριών, όλα πολύ σφιχτά γεμάτα μαζί. Εμφανίζονται ως ασαφή, στρογγυλά σημεία στον ουρανό και βρίσκονται γύρω από τον Γαλαξία. Οι παρατηρήσεις έχουν δείξει ότι τα περισσότερα από τα αστέρια μέσα σε ένα σύμπλεγμα σχηματίζονται περίπου την ίδια στιγμή. Αυτό σημαίνει ότι με τον προσδιορισμό της ηλικίας του σφαιρικού συμπλέγματος, ανακαλύπτουμε επίσης την ηλικία των μελών του.

Το διάγραμμα Hertzsprung-Russell χρησιμοποιείται για την παραγωγή μεθόδων προσδιορισμού της ηλικίας των μεμονωμένων αστεριών . Το διάγραμμα ανθρώπινου δυναμικού σχεδιάζει τη φωτεινότητα (ή την απόλυτη φωτεινότητα, τη φωτεινότητα) ενός αστεριού ενάντια στη θερμοκρασία της επιφάνειας (θερμοκρασία της εξωτερικής ατμόσφαιρας του) ή φασματικού τύπου. Το διάγραμμα H-R δείχνει επίσης τις εξελικτικές διαδρομές που ακολουθούν το αστέρι καθώς προχωρούν από την κύρια ακολουθία μέσω των σταδίων για να γίνουν λευκοί νάνοι. Το διάγραμμα H-R μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί μέχρι σήμερα συστάδες αστέρων. Όλα τα αστέρια μέσα σε ένα σύμπλεγμα θα βρίσκονται στο ίδιο στάδιο εξέλιξης, οπότε αν σχεδιάσουμε τις φωτεινότητες τους ενάντια στους φασματικούς τύπους τους, λαμβάνουμε το διάγραμμα H-R για αυτό το σύμπλεγμα. Δεδομένου ότι ορισμένες αλληλουχίες του διαγράμματος εξαρτώνται από την ηλικία του συμπλέγματος, η παρουσία τους (ή η απουσία) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της ηλικίας.

Οι ανοιχτές συστάδες παρέχουν επίσης μια μέθοδο για τον προσδιορισμό της ηλικίας των μεμονωμένων αστεριών. Τα αστέρια σε ένα ανοιχτό σύμπλεγμα σχηματίζονται ως μέρος του ίδιου μοριακού σύννεφου. Επειδή τα αστέρια σχηματίζονται από το ίδιο υλικό και ταυτόχρονα ξεκινούν τη ζωή τους στο κύριο τμήμα της ακολουθίας του διαγράμματος Hertzsprung-Russell στον ίδιο τόπο. Τα αστέρια καίγονται υδρογόνο σε ήλιο στους πυρήνες τους, και αυτό καίει το υδρογόνο και μετακινεί το αστέρι προς τα δεξιά στο διάγραμμα H-R. Ο ρυθμός εξέλιξης εξαρτάται από τη μάζα του αστεριού. Τα πιο μαζικά αστέρια κινούνται προς τα δεξιά στο διάγραμμα H-R πιο γρήγορα από τα αστέρια χαμηλότερης μάζας. Όταν τα αστέρια χαμηλότερης μάζας εγκαταλείπουν την κύρια ακολουθία, τα πιο μαζικά αστέρια σε ένα ανοιχτό σύμπλεγμα ήδη είναι οι κόκκινοι γίγαντες ή ακόμα και οι λευκοί νάνοι. Επιπλέον, τα χαμηλότερα αστέρια μάζας είναι πιο αδύναμα από τα υψηλότερα αστέρια μάζας, έτσι ώστε να γίνουν πιο δύσκολο να ανιχνευθούν καθώς περνάει περισσότερο χρόνο. Ως αποτέλεσμα, το διάγραμμα H-R για κάθε ανοιχτό σύμπλεγμα θα περιέχει σχετικά λίγα αστέρια χαμηλής μάζας. Το χρονικό διάστημα μετά τη μορφή των αστεριών πριν τα αστέρια χαμηλής μάζας αρχίσουν να αφήνουν την κύρια ακολουθία εξαρτάται από την ηλικία του συμπλέγματος, έτσι οι αστρονόμοι μπορούν να καθορίσουν την ηλικία του συμπλέγματος εξετάζοντας το διάγραμμα H-R. Με τον προσδιορισμό της ηλικίας ενός ανοικτού συμπλέγματος, οι αστρονόμοι μπορούν επίσης να καθορίσουν τις ηλικίες των αστεριών μέσα στο σύμπλεγμα.

Η ηλικία ενός αστεριού μπορεί να εκτιμηθεί από τη θέση του στο διάγραμμα Hertzsprung-Russell (H-R). Το διάγραμμα H-R είναι ένα οικόπεδο της φωτεινότητας ενός αστεριού (φωτεινότητα) έναντι της θερμοκρασίας της επιφάνειας του. Τα αστέρια εξελίσσονται με την πάροδο του χρόνου και η θέση τους στο διάγραμμα H-R αλλάζει καθώς μεγαλώνουν. Συγκρίνοντας τη θέση ενός αστεριού στο διάγραμμα H-R με τις θέσεις άλλων αστεριών γνωστών ηλικίας, οι αστρονόμοι μπορούν να εκτιμήσουν την ηλικία του αστεριού.

Ένας άλλος τρόπος για να εκτιμηθεί η ηλικία ενός αστεριού είναι να εξετάσουμε τον ρυθμό περιστροφής του . Τα αστέρια που εξακολουθούν να είναι νεαρά περιστρέφονται πολύ γρήγορα. Καθώς τα αστέρια γερνούν, οι ρυθμοί περιστροφής τους επιβραδύνουν. Με τη μέτρηση του ρυθμού περιστροφής ενός αστεριού, οι αστρονόμοι μπορούν να εκτιμήσουν την ηλικία του.

Τέλος, οι αστρονόμοι μπορούν επίσης να εκτιμήσουν την ηλικία ενός αστεριού εξετάζοντας τη χημική του σύνθεση. Τα αστέρια που εξακολουθούν να είναι μικρά έχουν μεγαλύτερη αφθονία ορισμένων στοιχείων, όπως το λίθιο, από τα αστέρια που είναι παλιά. Με τη μέτρηση της αφθονίας ορισμένων στοιχείων σε ένα αστέρι, οι αστρονόμοι μπορούν να εκτιμήσουν την ηλικία του.

Χρησιμοποιώντας αυτές τις μεθόδους, οι αστρονόμοι μπορούν να εκτιμήσουν τις ηλικίες των αστεριών με ποικίλους βαθμούς ακρίβειας. Η πιο ακριβής μέθοδος είναι να χρησιμοποιηθεί το διάγραμμα H-R, αλλά αυτή η μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο για αστέρια που είναι σχετικά κοντά στον ήλιο. Για τα αστέρια που είναι μακρύτερα, οι αστρονόμοι πρέπει να χρησιμοποιούν άλλες μεθόδους, όπως η μέτρηση του ρυθμού περιστροφής ή της χημικής σύνθεσης.