Команда астрофізиків на чолі з Нурією Мірет-Роїг з Віденського університету виявила, що два методи визначення віку зірок вимірюють різні речі: ізохронне вимірювання таким чином визначає дату народження зірок, тоді як динамічне відстеження надає інформацію про те, коли зірки «залишають своє» гніздо», приблизно через 5,5 мільйонів років у досліджених зоряних скупченнях. Дослідження, яке дає змогу визначити найперші етапи життя зірки, наразі опубліковано в науковому журналі Nature Astronomy.
Вік зірок є фундаментальним параметром в астрофізиці, але його все ще відносно важко виміряти. Найкраще наближення на сьогодні було для так званих зоряних скупчень, тобто груп зірок одного віку зі спільним походженням. Вік шести відносно близьких і молодих зоряних скупчень тепер проаналізовано в рамках дослідження в Інституті астрофізики Віденського університету.
Було виявлено, що два найнадійніші методи визначення віку зірок – ізохронне вимірювання та динамічне відстеження – систематично й послідовно відрізнялися: кожна зірка була приблизно на 5,5 мільйона років молодшою за динамічним методом відстеження, ніж ізохронним вимірюванням.
Коли годинник починає цокати
«Це вказує на те, що два методи вимірювання вимірюють різні речі», — пояснює астрофізик Нурія Мірет-Роїг з Віденського університету, перший автор дослідження. Згідно з новим дослідженням, ізохронний «годинник» починає цокати з моменту формування зірки, але «годинник» динамічного зворотного відстеження починає цокати лише тоді, коли зоряне скупчення починає розширюватися після того, як залишило свою материнську хмару.
«Це відкриття має значні наслідки для нашого розуміння утворення зірок та еволюції зірок, включаючи утворення планет і галактик, і відкриває новий погляд на хронологію утворення зірок. Наприклад, можна оцінити тривалість так званої «вбудованої фази», під час якої дитячі зірки залишаються в батьківській газовій хмарі», — пояснює Жоао Алвес, співавтор і професор Віденського університету.
Вимірювання того, як довго зірочки залишаються в гнізді
«Ця різниця у віці між двома методами є новим і вкрай необхідним інструментом для кількісного визначення найраніших етапів життя зірки», — каже Алвес. «Зокрема, ми можемо використовувати його, щоб виміряти, скільки часу потрібно дітям-зіркам, перш ніж вони покинуть своє гніздо».
Вимірювання стали можливими завдяки даним високої роздільної здатності спеціальної місії Gaia в поєднанні з наземними радіальними швидкостями (наприклад, з каталогу APOGEE). «Ця комбінація дозволяє нам відстежувати положення зірок до місця їхнього народження з точністю тривимірних швидкостей», — пояснює Мірет-Роїг. Нові та майбутні спектроскопічні дослідження, такі як WEAVE, 4MOST і SDSS-V, зроблять це дослідження можливим для всього сонячного оточення.
Дивна різниця
«Астрономи використовували ізохронний вік з того часу, як ми знаємо, як працюють зірки, але цей вік залежить від конкретної моделі зірок, яку ми використовуємо», — каже Мірет-Ройг. «Високоякісні дані із супутника Gaia тепер дозволили нам динамічно вимірювати вік, незалежно від моделей зірок, і ми були раді синхронізувати два годинники». Однак під час розрахунків виявилася послідовна та загадкова різниця між двома методами визначення віку.
«І врешті-решт ми дійшли до моменту, коли більше не могли звинувачувати в розбіжності помилки спостережень — тоді ми зрозуміли, що два годинники, швидше за все, вимірювали дві різні речі», — каже астрофізик.
Для дослідження дослідницька група проаналізувала шість найближчих і молодих зоряних скупчень (до 490 світлових років від нас і віком 50 мільйонів років). Було встановлено, що часовий масштаб вбудованої фази становить приблизно 5,5 мільйона років (плюс/мінус 1,1 мільйона років) і може залежати від маси зоряного скупчення та кількості зіркового зворотного зв’язку.
Застосування цієї нової техніки до інших молодих і найближчих зоряних скупчень обіцяє нове уявлення про процес утворення зірок і дрейф зірок, сподівається Мірет-Ройг: «Наша робота прокладає шлях для майбутніх досліджень утворення зірок і дає чіткішу картину того, як розвиваються зірки та зоряні скупчення. Це важливий крок у наших зусиллях зрозуміти формування Чумацького Шляху та інших галактик».