Η κατανόησή μας για το σύμπαν και τον Γαλαξία μας, βασίζεται σε ένα οικοδόμημα μεμονωμένων κομματιών γνώσης, που σχετίζονται μεταξύ τους. Αλλά κάθε ένα από αυτά τα κομμάτια είναι τόσο ακριβές. Όσο πιο ακριβής μπορούμε να κάνουμε ένα από τα κομμάτια της γνώσης, τόσο πιο ακριβής είναι η κατανόησή μας για το όλο πράγμα.
Η εποχή των αστεριών είναι ένα τέτοιο κομμάτι. Για χρόνια, οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν μια μέθοδο προσδιορισμού της ηλικίας των αστεριών που έχει περιθώριο σφάλματος 10% έως 20%. Τώρα, μια ομάδα επιστημόνων από το Embry-Riddle Aeronautical University έχει αναπτύξει μια νέα τεχνική για τον προσδιορισμό της ηλικίας των αστεριών με περιθώριο σφάλματος μόνο από 3% έως 5%.
Οι τρέχουσες τεχνικές γνωριμιών με αστέρια βασίζονται στην παρατήρηση των αστεριών στην κύρια ακολουθία, η οποία μοιάζει με κουκούλα ενηλίκων για αστέρια. Η τεχνική εξετάζει αστέρια που έχουν αρχίσει να «πεθαίνουν», πράγμα που σε αυτήν την περίπτωση σημαίνει ότι εξαντλούν το υδρογόνο τους. Επιπλέον, οι επιστήμονες συνήθως μπορούν να πουν την ηλικία ενός αστεριού μόνο υπολογίζοντας την ηλικία του πληθυσμού στον οποίο ανήκουν. Γνωρίζουν την ηλικία ορισμένων μεμονωμένων αστεριών, αλλά κυρίως γνωρίζουμε την εποχή των αστεριών και όχι των ίδιων των αστεριών.
Οι λόγοι για αυτό είναι αρκετά περίπλοκοι, αλλά οι τεχνικές μας χρονολόγησης με αστέρια οδήγησαν σε κάποια παράξενα, μάλλον αδύνατα συμπεράσματα, όπως η εύρεση συστάδων αστεριών στον Γαλαξία που είναι παλαιότερα από τον ίδιο τον Γαλαξία.
Η τεχνική που αναπτύχθηκε από μια ομάδα στο Embry-Riddle, με επικεφαλής τον καθηγητή Φυσικής και Αστρονομίας Δρ. Ted von Hippel, βασίζεται σε μετρήσεις λευκών νάνων και όχι σε κύρια αστέρια ακολουθίας. Οι λευκοί νάνοι είναι απομεινάρια αστεριών που έχουν αφήσει την κύρια ακολουθία μετά την εξάντληση των καυσίμων. Ο ήλιος μας θα τελειώσει τη ζωή του ως λευκό νάνος.
Η νέα τεχνική μετρά τη μάζα, τη θερμοκρασία της επιφάνειας και αν η ατμόσφαιρά της έχει υδρογόνο ή ήλιο.
«… Το να γνωρίζεις αν υπάρχει υδρογόνο ή ήλιο στην επιφάνεια είναι σημαντικό γιατί το ήλιο εκπέμπει θερμότητα μακριά από το αστέρι πιο εύκολα από το υδρογόνο.»
Δρ Ted von Hippel, Καθηγητής Φυσικής και Αστρονομίας, Πανεπιστήμιο Embry-Riddle.
«Η μάζα του αστεριού έχει σημασία επειδή τα αντικείμενα με μεγαλύτερη μάζα έχουν περισσότερη ενέργεια και χρειάζονται περισσότερο χρόνο για να κρυώσουν», δήλωσε ο von Hippel, διευθυντής του Παρατηρητηρίου Τμήματος Φυσικών Επιστημών του Embry-Riddle και του τηλεσκοπίου Ritchey-Chretien 1,0 μέτρων. «Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ένα φλιτζάνι καφέ παραμένει ζεστό περισσότερο από ένα κουταλάκι του γλυκού καφέ. Η θερμοκρασία της επιφάνειας, όπως οι αναλωμένοι άνθρακες σε μια πυρά προσκόπων που έχει σβήσει, προσφέρουν ενδείξεις για πόσο καιρό πριν η φωτιά πέθανε. Τέλος, το να γνωρίζουμε αν υπάρχει υδρογόνο ή ήλιο στην επιφάνεια είναι σημαντικό γιατί το ήλιο εκπέμπει θερμότητα μακριά από το αστέρι πιο εύκολα από το υδρογόνο. "
Η μάζα ενός αστεριού εξακολουθεί να είναι το κλειδί για τον καθορισμό της ηλικίας του και εξακολουθεί να είναι δύσκολη, ειδικά για μεγάλους πληθυσμούς λευκών νάνων. Αλλά χάρη στον δορυφόρο Gaia, γίνεται πιο εύκολο.
Η νέα μέθοδος του καθηγητή von Hippel εκμεταλλεύεται τα δεδομένα που παρέχονται από την αποστολή Gaia της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος. Η Gaia δημιουργεί έναν τρισδιάστατο χάρτη του Γαλαξία μετρώντας την ταχύτητα θέσης και την ακτινική ταχύτητα περίπου 1 δισεκατομμυρίου αστεριών στον Γαλαξία και στην Τοπική Ομάδα. Η Gaia μετρά τις αποστάσεις των αστεριών με εξαιρετική ακρίβεια και αυτό επωφελήθηκε από την ομάδα του von Hippel.
Ο Gaia μπόρεσε να μετρήσει τις αποστάσεις των αστεριών με μεγάλη ακρίβεια, και ο von Hippel και η ομάδα του χρησιμοποίησαν αυτήν την ακρίβεια για να προσδιορίσουν την ακτίνα των αστεριών με βάση τη φωτεινότητα τους. Από εκεί, χρησιμοποίησαν τις υπάρχουσες πληροφορίες σχετικά με την αναλογία μάζας προς ακτίνα του αστεριού για να προσδιορίσουν τη μάζα, ένα συστατικό που λείπει για τον προσδιορισμό της ηλικίας ενός αστεριού.
Η τελευταία πινελιά, που βοηθάει στη νέα τεχνική να είναι ακριβής, είναι να καταλάβουμε τη μεταλλικότητα του αστεριού. Η μεταλλικότητα αναφέρεται στην αφθονία διαφορετικών χημικών στοιχείων στο αστέρι. Αυτές οι πληροφορίες τους επιτρέπουν να βελτιώσουν την ηλικία του αστεριού.
Στην πρόσφατη συνάντηση της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας, μέλη της ομάδας του von Hippel παρουσίασαν δύο αφίσες για το έργο τους. Το πρώτο επικεντρώθηκε σε ένα δυαδικό ζεύγος αστεριών με έναν λευκό νάνο και ένα κύριο αστέρι ακολουθίας. Το δεύτερο επικεντρώθηκε σε ένα δυαδικό ζευγάρι λευκών νάνων.
"Το επόμενο επίπεδο μελέτης θα είναι να προσδιορίσουμε όσο το δυνατόν περισσότερα στοιχεία στον περιοδικό πίνακα για το κύριο αστέρι ακολουθίας σε αυτά τα ζεύγη."
Δρ Ted von Hippel, Καθηγητής Φυσικής και Αστρονομίας, Πανεπιστήμιο Embry-Riddle.
"Το επόμενο επίπεδο μελέτης θα είναι να προσδιορίσουμε όσο το δυνατόν περισσότερα στοιχεία στον περιοδικό πίνακα για το κύριο αστέρι ακολουθίας σε αυτά τα ζεύγη", δήλωσε ο von Hippel. «Αυτό θα μας έλεγε περισσότερα για τη γαλαξιακή χημική εξέλιξη, με βάση το πώς διαφορετικά στοιχεία συσσωρεύτηκαν με την πάροδο του χρόνου καθώς σχηματίστηκαν αστέρια στον γαλαξία μας, τον Γαλαξία μας».
Ο Von Hippel λέει ότι η μέθοδος βρίσκεται ακόμη σε εξέλιξη και μπορεί ακόμη να εξεταστεί στην προκαταρκτική της φάση. Αλλά έχει πολλές υποσχέσεις και η ομάδα ελπίζει ότι τελικά θα μάθουν τις ηλικίες όλων των λευκών νάνων στο σύνολο δεδομένων Gaia. «Αυτό θα μπορούσε να επιτρέψει στους ερευνητές να προωθήσουν σημαντικά την κατανόησή μας για τον σχηματισμό αστεριών στον Γαλαξία μας», δήλωσε ο von Hippel.
Ο Von Hippel σημείωσε μια σύγκριση μεταξύ του πεδίου της αρχαιολογίας και του αστροφυσικού. Στην αρχαιολογία, χρησιμοποιούμε χρονολόγηση άνθρακα για να προσδιορίσουμε την ηλικία όλων των ειδών αντικειμένων: εργαλεία, κατασκευές, απολιθώματα, τοποθεσίες της Εποχής του Λίθου. Οι ηλικίες των πραγμάτων μας δίνουν μια κατανόηση του χρονοδιαγράμματος των γεγονότων στη Γη. Το ίδιο ισχύει και για το Σύμπαν.
«Για τους σημερινούς αστρονόμους, χωρίς να γνωρίζουμε την εποχή των διαφορετικών συνιστωσών του γαλαξία μας, δεν έχουμε πλαίσιο. Είχαμε τεχνικές για τη χρονολόγηση ουράνιων αντικειμένων, αλλά όχι ακριβώς. "
