Гирохронология - Gyrochronology

Гирохронология метод оценки возраста маломассивных звезда как Солнце из его период вращения. Термин происходит от Греческий слова гироскопы, хронографы и логотипы, примерно переводится как ротация, возраст, и изучать соответственно. Он был придуман в 2003 году Сидни Барнсом.[1] описать соответствующую процедуру определения звездных возрастов и широко развита в эмпирический форма в 2007 году.[2]

Техника основана на идеях Андрея Скуманича,[3]кто понял, что еще одна мера вращения звезды (в грех я) неуклонно снижалась со звездным возрастом. Гирохронология использует период вращения п звезды вместо двойного двусмысленный в грех я, который зависит от неизвестного склонность звездного ось вращения, я. В частности, этот метод учитывает существенную зависимость вращения звезды от массы, о чем свидетельствует ранняя работа над периодом вращения звезды. Открытый кластер Гиады.[4] Эти два улучшения в значительной степени отвечают за точность возрастов, обеспечиваемую гирохронологией. Соответствующая оценка возраста звезды известна как гирохронологический возраст.

Основная идея, лежащая в основе гирохронологии, состоит в том, что период вращения P главная последовательность холодная звезда является детерминированной функцией своего возраста t и массы M (или подходящей прокси, такой как цвет ). Детальные зависимости вращения таковы, что периоды быстро сходятся к определенной функции возраста и массы, математически обозначаемой P = P (t, M), даже если звезды имеют диапазон разрешенных начальных периодов. Следовательно, холодные звезды не занимают всю трехмерную пространство параметров (масса, возраст, период), но вместо этого определите двумерную поверхность в этом пространстве. Следовательно, измерение двух из этих переменных дает третью. Из этих величин легче всего измерить массу (или ее заменитель, например цвет) и период вращения, что дает доступ к возрасту звезды, который иначе получить трудно.

Определить звезду как «подобную Солнцу» очень сложно, потому что для того, чтобы быть подобной Солнцу, звезда должна иметь массу, радиус, возраст, металличность температуры и спектральный класс, аналогичные Солнцу. Измерить большинство из этих факторов сложно, а определить возраст звезды чрезвычайно сложно, поэтому астрономы склонны игнорировать его при принятии решения о том, похожа ли звезда на Солнце или нет. Однако это не идеально, потому что Солнце и все звезды со временем меняются. Если период вращения звезды меньше 25 дней, звезда может быть определена как моложе Солнца, если скорость вращения больше, звезда может быть определена как более старая, чем Солнце.[оригинальное исследование? ]

Взаимосвязь между вращением и возрастом была первоначально обнаружена Сореном Мейбом и его коллегами путем измерения периода вращения звезд в скоплении возрастом в миллиард лет. Поскольку возраст звезд был уже известен, исследователи смогли обнаружить взаимосвязь между возрастом звезды и периодом ее вращения.[5] Исследование 30 холодных звезд в скоплении возрастом 2,5 миллиарда лет NGC 6819 позволили оценить соотношение возраст – период для более старых звезд. Используя эти результаты, можно определить возраст большого числа холодных звезд галактического поля с точностью до 10%.[6]

Рекомендации

  1. ^ Барнс, Сидней (март 2003 г.). «О вращательной эволюции звезд солнечного и позднего типов, ее магнитном происхождении и возможности звездной гирохронологии». Астрофизический журнал. 586 (1): 464–479. arXiv:Astro-ph / 0303631. Bibcode:2003ApJ ... 586..464B. Дои:10.1086/367639.
  2. ^ Барнс, Сидней (ноябрь 2007 г.). «Возраст для иллюстративных звезд поля с использованием гирохронологии: жизнеспособность, ограничения и ошибки». Астрофизический журнал. 669 (2): 1167–1189. arXiv:0704.3068. Bibcode:2007ApJ ... 669.1167B. Дои:10.1086/519295.
  3. ^ Скуманич, Андрей (февраль 1972 г.). «Шкалы времени для уменьшения выбросов CA II, торможения вращения и истощения лития». Астрофизический журнал. 171: 565. Bibcode:1972ApJ ... 171..565S. Дои:10.1086/151310.
  4. ^ Радик, Ричард; Томпсон, Д. Т .; Lockwood, G.W .; Дункан, Д. К .; Баггетт, У. Э. (октябрь 1987 г.). «Активность, изменчивость и вращение нижних звезд Гиад главной последовательности». Астрофизический журнал. 321: 459–472. Bibcode:1987ApJ ... 321..459R. Дои:10.1086/165645.
  5. ^ Холл, Шеннон. "'Гирохронология «позволяет астрономам находить настоящие звезды, подобные Солнцу». Вселенная сегодня. Письма в астрофизический журнал. Получено 2 января 2015.
  6. ^ Мейбом, Сорен; Барнс, Сидней А .; Платай, Имантс; Гиллиланд, Рональд Л .; Латам, Дэвид В .; Матье, Роберт Д. (5 января 2015 г.). «Часы с замедлением вращения для холодных звезд по наблюдениям скопления возрастом 2,5 миллиарда лет». Природа. 517: 589–591. arXiv:1501.05651. Bibcode:2015Натура.517..589M. Дои:10.1038 / природа14118. PMID  25539085.

дальнейшее чтение