دانشمندان چگونه سن یک ستاره را مشخص می نمایند - کیوسک خبری آشنا

به گزارش خبرنگاران به نقل از ال پائیس، اگر ستاره ای را شناسایی کنیم و بخواهیم سن آن را بدانیم اولین کاری که باید انجام دهیم این است که بفهمیم آیا این ستاره جدا شده است یا بخشی از یک خوشه یا یک انجمن ستاره ای است. گروه های دوم می توانند از صد ها تا میلیون ها ستاره داشته باشند. برای مشخص سن ما بر مدل های نظری تکیه می کنیم که به ما می گویند ستاره ها چگونه تکامل می یابند و چه ویژگی های فیزیکی مانند دما، درخشندگی و شعاع بسته به مدت زمانی که در اطراف بوده اند باید داشته باشند. روش اصلی مشخص سن یک مدل گرافیکی است که آن را نمودار رنگ - قدر می نامیم. در محور X، رنگ ستاره و در محور Y، اندازه روشنایی آن را قرار می دهیم. جمعیت های ستاره ای با توجه به سن خود ظاهر خاصی دارند که در موقعیت آن ها در این نمودار ها بازتاب یافته است. به همین علت مهم است که بدانیم ستاره در یک خوشه قرار گرفته است یا منزوی است. اگر در یک خوشه باشد ساده ترین کار این است که نمودار رنگ - قدر خوشه را رسم کنید. بیش تر ستارگان بخشی از یک خط مورب در نمودار هستند که به عنوان دنباله اصلی شناخته می گردد. اما در بالا جایی که درخشان ترین هستند بعضی از ستارگان از هم فاصله دارند و رنگ های قرمزتری دارند. این از دیدگاه فیزیک به این معنی است که این ستاره ها هیدروژن موجود در هسته خود را تخلیه نموده اند.

همجوشی هیدروژن چیزی است که به ستاره ها انرژی می دهد. در طول این مرحله، ستارگان در توالی اصلی در نمودار رنگ - قدر قرار دارند. هنگامی که هیدروژن تمام می گردد آن ها آغاز به انبساط می نمایند و به سمت دمای سردتر و رنگ های قرمزتر تکامل می یابند. فرضیه آغازین این است که همه ستارگان در خوشه ها در یک زمان تشکیل شده اند بنابراین، سن آن ها یکسان است. با این وجود، مهم است که به یاد داشته باشیم که همه ستارگان به یک شکل تکامل نمی یابند: هر چه یک ستاره جرم بیش تری داشته باشد همجوشی هیدروژن درون آن کارآمدتر است به این معنی که انرژی خود را سریع تر می سوزاند و زودتر آن را تخلیه می نماید. هنگامی که این اتفاق رخ می دهد ستاره وارد مرحله تازه ای از تکامل خود می گردد و از خط مورب در نمودار رنگ - قدر خارج می گردد. بسته به این که این نقطه عطف در کجا قرار گرفته است خوشه یک سن یا سن دیگری خواهد داشت. از آن جایی که ما با این فرضیه آغاز می کنیم که همه خوشه ها در یک زمان تشکیل شده اند اگر سن خوشه را داشته باشیم سن هر یک از ستارگان آن را خواهیم داشت حتی اگر همه آن ها در یک مرحله از زندگی نباشند.

با این وجود، اگر بخواهیم سن یک ستاره منزوی را بدانیم، روش ها بستگی به فاصله یا نزدیک بودن آن دارد. اگر خیلی دور باشد برای مشخص سن نمی توانیم کاری انجام دهیم: راهکار این است که آن را بخشی از یک جمعیت بزرگ تر در نظر بگیریم حتی اگر در یک خوشه نباشد. یک احتمال این است که ستاره را به عنوان بخشی از هاله راه شیری یا به عنوان یک جمعیت ستاره ای در نظر بگیریم و به متعاقبا از روش نمودار رنگ - قدر برای آن استفاده کنیم. فضاپیمای گایا مجهز به دوربینی یک میلیارد پیکسلی به ما اجازه می دهد تا این جمعیت ها را بهتر تعریف کنیم، زیرا توانایی شناسایی زیرگروه های ستارگان و هاله کهکشانی را دارد.

اگر ستاره ای نسبتا نزدیک به زمین باشد روش های مختلفی در دسترس ماست. یکی از آن روش ها این است که بفهمیم آیا می توانیم لیتیوم را در طیف آن تشخیص دهیم یا خیر. لیتیوم خیلی سریع تمام می گردد بنابراین، اگر ستاره ای لیتیوم را در طیف خود نشان دهد به ما این پیغام را می رساند که بسیار جوان است. روش دیگر جستجوی نوسانات در روشنایی است: ستارگان کره های ساکن نیستند بلکه تحت انبساط و انقباضات دوره ای قرار می گیرند که باعث تغییر درخشندگی آن ها می گردد. ماموریت های فضایی برای مطالعه این تغییرات در روشنایی ستاره ها اختصاص داده شده است. طول نوسانات را می توان به لایه بندی لایه های درون ستاره ای مرتبط کرد و لایه بندی لایه ها سن ستاره را به ما می گوید.

اکنون به خورشید می رسیم. در اینجا، ما اندکی یاری بیش تر داریم، زیرا علاوه بر مطالعه دقیق آن به لطف ترکیب شهاب سنگ ها می توانیم تاریخ شکل گیری را مشخص کنیم. پیش از تشکیل خورشید، انفجار یک ابر نواختر (یک انفجار بزرگ و درخشان ستاره ای) در نزدیکی آن عناصر سنگین زیادی را آزاد کرد و در نتیجه کل منظومه شمسی شکل گرفت.

شهاب سنگ ها ترکیب شیمیایی عناصر آزاد شده به وسیله ابر نواختر را بازتاب می دهند. روش آنالیز آن ها شبیه به تاریخ گذاری رادیو کربن است. از آنجایی که ما ترکیب شیمیایی و سرعت فروپاشی بعضی عناصر رادیواکتیو را می دانیم هنگام مطالعه ترکیب شهاب سنگ ها می توانیم حداکثر سن خورشید را مشخص کنیم: باید بعد از ابر نواختر شکل می گرفت در غیر این صورت تشکیل منظومه شمسی را متوقف می کرد.