波茨坦莱布尼茨天体物理研究所(AIP)和波士顿大学的科学家们成功地建立了星团内恒星与星团外恒星(所谓的场恒星)旋转速率之间的联系,从而能够推算出后者的年龄。

研究证明疏散星团和场星之间的旋转演化在确定年龄方面具有一致性

结果表明,陀螺年代学方法不仅适用于星团恒星,而且也适用于场星,从而可以确定更多恒星的年龄。研究结果发表在《天文学与天体物理学》杂志上。

明星多少岁了?这是一个棘手的问题,对于位于星团中的恒星来说更容易回答。这是因为星团中的所有恒星——无论大小——都具有相同的起源,因此也具有相同的年龄。通过研究星团中恒星的集体特性及其当前的演化阶段,人们可以很好地估计它们的年龄。

研究人员现在正在探索陀螺年代学的新领域,该领域能够确定单个恒星的年龄。它建立了恒星的自转与其颜色以及年龄之间的关系。

恒星绕其轴旋​​转的自转周期可以通过对其亮度的观察来确定:许多恒星的表面都有黑点,很像太阳的黑子。当恒星旋转并且星点进入观察者的视野时,恒星的亮度会略有下降。通过测量恒星光强度的这些小下降以及它们重复的时间,例如使用此处使用的开普勒卫星的数据,可以测量恒星的自转周期。

对星团中低质量矮星的研究表明,随着年龄的增长,恒星的旋转速度越来越慢。将恒星的自转周期与颜色绘制在图表中,就会出现一种特征模式:星团恒星形成曲线,共同定义了旋转演化的骨架,骨架的每个肋对应于特定年龄的星团,而年龄较大的星团依次定义了更高的肋。每根肋骨都是一条年龄相等的曲线。

通过在图中绘制星团恒星,可以使用这些线得出其年龄。然而,由于这种方法是在星团的基础上发展起来的,所以直到现在还不清楚这种年龄测定方法是否也适用于星团之外的恒星,而这些恒星构成了我们银河系恒星的绝大多数。

这就是最近的工作的用武之地。作者研究了超过300颗宽双星的样本。这些是由两颗恒星组成的系统,它们相互绕行,彼此之间的距离足够远,不会相互作用,从而干扰它们正常的旋转演化。

宽双星是场星,但它们的共同起源允许一种也适用于星团恒星的假设——它们具有相同的年龄。这意味着,如果场恒星实际上确实以与星团恒星相同的方式演化,那么如果将宽双星的两颗恒星放置在星团骨架上,它们应该提供一致的图像。换句话说,如果宽双星的一颗恒星位于特定星团的旋转肋上,那么另一颗恒星也会位于同一肋上吗?该研究的作者发现情况确实如此。

事实上,作者发现他们可以将所检查的双星分成一系列子组,每个子组都与适当年龄的相应星团相关。DavidGruner,该研究的主要作者和博士。AIP恒星活动小组的学生说:“当我们开始将我们所有的宽双星系统与星团骨架进行比较时,令人惊讶的是,它们都很好地就位。即使是具有不同质量恒星的系统,它们在图中的位置也表现出显着的一致性,以至于它们与星团几乎无法区分。”

然后可以推测位于星团肋骨集合上方的几颗恒星比迄今为止测量到的星团更古老。此外,作者表明,对于所研究的绝大多数系统,一个组件的旋转年龄与另一组件的旋转年龄相匹配。由于广泛的双星样本非常多样化,无论是在天空中的分布还是其其他恒星特性(例如金属含量),因此结果意味着陀螺年代学可能可以可靠地用于场恒星。

AIP恒星活动小组负责人西德尼·巴恩斯博士补充道:“这项工作提供了一种保证,即在未来,可以根据自转速率获得更多数量的恒星的可靠年龄。”这一结果对于柏拉图卫星任务具有重要意义,该任务不仅旨在发现大量行星恒星,而且还提供它们的年龄,从而首次了解系外行星的演化历史。