Bez kategorii

Gwiazdy z wiekiem

12/08/2011

393 Wyświetlenia

0 Komentarze

8 minut czytania

Teleskop Kepler nie tylko szuka planet w Kosmosie, ale może także pomóc oznaczać wiek gwiazd. A to z kolei oznacza, że łatwiej znajdzie planety, których szuka najbardziej.

Od dwóch lat w Kosmosie krąży teleskop Kepler wysłany tam przez NASA na poszukiwanie planet u innych gwiazd. Już teraz okazał się jednym z największych sukcesów astronomii ostatnich lat. Analizując dostarczone z niego dane tylko z czterech miesięcy obserwacji astronomowie wykryli i dostarczyli niezbitych dowodów istnienia ponad 1200 planet krążących wokół gwiazd innych niż nasze Słońce. To ponad dwa razy więcej niż ich dotąd dostrzeżono, a nawet podejrzewano że istnieją, obserwując z ziemi. Jest więc prawdopodobne, że planet jest we Wszechświecie bardzo wiele. Ekstrapolując dane dotąd uzyskane z Keplera można założyć, że na samej tylko Drodze Mlecznej znajduje się jakieś 50 miliardów planet (!). Kepler wykrywa je jako nieznaczne drgania światła gwiazd ilekroć planeta przechodzi na tle gwiezdnej tarczy.

Okazuje się jednak, że dane z Keplera mogą przydać się astronomom także do zupełnie innych badań. Na dorocznym posiedzeniu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego w Bostonie 23 maja br zespół prof. Sorena Meiboma z Harvardu zaprezentował wykorzystanie danych zebranych przez Keplera do …obliczania wieku gwiazd. Nie jest to wcale łatwe, bo jak wiadomo nawet na ziemi gwiazdy filmowe lub sceniczne lubią ukrywać swój prawdziwy wiek, choć rzadko żyją dłużej niż 100 lat, a coraz częściej tylko 27. W przypadku gwiazd na niebie określenie wieku możliwe jest tylko w specjalnych okolicznościach, tj. tam, gdzie gwiazda jest częścią większej ich grupy powstałej z tej samej chmury kosmicznego gazu. U gwiazd jest logiczne, że im która jest większa, tj. im ma większą masę, tym szybciej się wypala, a więc prędzej dociera do stadium czerwonego olbrzyma. Ponieważ wszystkie gwiazdy w danej grupie są z grubsza w tym samym wieku, śledząc masę tych gwiazd, które już dotarły do stadium czerwonych olbrzymów można obliczyć wiek takiej grupy, a zatem i każdego z jej członków.

Astronomowie badający konstelacje i grupy gwiazd zauważyli, że prędkość z jaką gwiazda o określonej masie wiruje wokół swej osi również zmienia się przewidywalnie wraz z jej wiekiem. Młode gwiazdy wirują szybciej, stare coraz wolniej. Prędkość wirowania oblicza się śledząc ciemne, czyli względnie chłodniejsze plamy na ich powierzchni, takie jak na powierzchni Słońca. Gdyby, eech! gdyby udało się zbudować tablicę stałych zmian prędkości wirowania w zależności od masy i wieku gwiazd, mielibyśmy w ręku instrument do oznaczania wieku gwiazd samotnych, nie będących częścią zwartych grup powstałych z jednej wspólnej chmury gazu. Jest to ważne, ponieważ prawie wszystkie znane gwiazdy, wokół których krążą planety, należą do kategorii gwiazd samotnych.

Łatwo powiedzieć, jeszcze łatwiej westchnąć tęsknie, ale trudno to obserwować i mierzyć w praktyce. Liczba plam na powierzchni gwiazdy maleje wraz z jej wiekiem. Ubywa więc obiektów, na których opiera się pomiar. Dodajmy do tego trudność obserwacji z ziemi, gdzie astronomowie muszą się przedzierać wzrokiem przez mętną i zakłóconą optycznie atmosferę, a zrozumiemy dlaczego trudno jest mierzyć spin gwiazd starszych niż około 600 milionów lat, a to jest przecież wciąż mniej niż 1/10 wieku gwiazd bardziej długowiecznych. Jedyna dotąd stara gwiazda o znanym wieku to żółty karzeł w ramieniu Oriona na Drodze Mlecznej. Powstała jakieś 4,6 miliarda lat temu i potrzebuje tylko 26 dni na pełny obrót. Widać ją każdego dnia o wschodzie słońca, oczywiście tylko przez teleskop.

I w tym miejscu z pomocą przychodzi Kepler, który świetnie nadaje się także do śledzenia plam na gwiazdach. Bez trudu odróżnia je od planet, ponieważ plamę widać tylko przez połowę czasu jaki gwiazda potrzebuje na obrót (drugą połowę czasu plama spędza po drugiej stronie gwiazdy). Planeta natomiast powoduje tylko krótkie migotanie światła gwiazdy, taki „okamrzitni blik” jakby powiedzieli nasi bracia Czesi. Dzięki wyniesieniu w kosmos, poza gęstą i mętną oponę ziemskiej atmosfery, teleskop Kepler na pokładzie statku kosmicznego uzyskuje znacznie wyraźniejsze obrazy niż teleskopy pracujące nawet z najczystszych wierzchołków na ziemi. Z referatu prof. Meiboma zamieszczonego w najnowszym wydaniu Astronomical Journal Letters wynika, że w obserwacjach grupy gwiazd w wieku ok. 1 miliarda lat potwierdza się relacja pomiędzy wiekiem gwiazdy i szybkością jej wirowania wokół własnej osi. Zespół Meiboma podjął też obserwacje następnej grupy gwiazd mających ok. 2,6 mld lat. W polu widzenia Keplera znajduje się wiele jeszcze starszych grup gwiazd, co ustalono już wcześniej na podstawie obserwacji czerwonych olbrzymów. Zostaną one poddane obserwacjom plam w następnej kolejności. Jeśli zależność wieku i szybkości wirowania potwierdzi się na następnych przykładach, a zwłaszcza jeśli z ich porównania wyłoni się jakiś spójny wzór spowalniania spinu w czasie, co da możliwość precyzyjnego datowania wieku samotnych gwiazd, będziemy w domu. Pozwoli to bowiem zacieśnić krąg poszukiwań Keplera i jego ewentualnych następców do planet podobnych do Ziemi. Jedną z najważniejszych cech naszej planety jest przecież jej wiek, bo oznacza on czas potrzebny na ewolucję życia. Aby jakąś planetę móc uznać za podobną do Ziemi trzeba wiedzieć nie tylko jak jest duża, w jakiej znajduje się odległości od swej gwiazdy i czy ma swoją atmosferę, ale także od jak dawna krąży po swej orbicie. I dopiero na tak ułożonej krótkiej liście będziemy mogli zacząć szukać sobie towarzystwa w Kosmosie.

Bogusław Jeznach