Астрофізики навчилися визначати вік молодих зірок за їхніми пульсаціями.
За сучасними уявленнями зірки виникають в результаті гравітаційного стиснення з молекулярних хмар газу і пилу - протозоряної хмари. Стиснення хмари призводить до підвищення тиску і температури в його центрі. У деякий момент вони стають достатніми для запуску термоядерної реакції в ядрі протозірки, після чого її стиснення припиняється і вона стає «дорослою» зіркою головної послідовності на діаграмі Герцшпрунга-Рассела, де і знаходиться протягом тривалого часу. Вік «дорослих» зірок, включаючи Сонце, як правило, оцінюють на основі теорії будови і еволюції зірок з урахуванням залежності між масою і світністю для зірок головної послідовності.
Визначення віку молодої протозірки до початку термоядерної реакції далеко не просте завдання. Інформація про протозоряну хмару дає тільки смутне уявлення про її вік. Міжнародна група дослідників під керівництвом Констанції Цзінтс з астрономічного інституту бельгійського університету КУ Левен розробила спосіб визначення віку протозірок за вимірюваннями їх пульсацій. Стаття про це опублікована в журналі «Science» 3 липня 2014 року.
Про те, що «дорослі» зірки пульсують, було відомо з 1950-х років, коли міжнародне визнання отримали роботи радянського вченого Сергія Олександровича Жевакіна, який розробив теорію пульсації зірок і розгадав таємницю змінних зірок цефеїд. Автори цієї роботи не тільки теоретично довели пульсацію протозірок, але і пов'язали вид їх частотного спектру з віком зірки. Пульсації зовнішніх шарів зірки являють собою по суті акустичні коливання плазми, сейсмічні хвилі. Тому для їх дослідження використовувалася ультразвукова технологія ехографії, аналогічна тій, яку застосовують в медицині. Реєстрація пульсацій проводилася як фотометричними, так і спектроскопічними методами.
Пульсації зірок відбуваються через взаємну дію гравітаційного стиснення до центру зірки і тиску, що виникає при цьому всередині зірки випромінювання в протилежний бік.
"Наші дані показують, що молоді зірки вібрують повільніше, а доросліші зірки вібрують швидше. Маса зірки має великий вплив на її розвиток: зірки з меншою масою розвиваються повільніше. Важкі зірки ростуть і дорослішають швидше ", - говорить доктор Гвінтс. Подібна залежність є і для цефеїд.
Теоретичні висновки про те, що молоді зірки пульсують інакше, ніж старі, були зроблені раніше, дане ж дослідження є першим підтвердженням передбачень теорії конкретними космічними даними. Для цього вчені проаналізували коливання 34 зірок віком до 10 мільйонів років і масою від однієї до чотирьох мас Сонця в зоряному скупченні Різдвяна ялинка (NGC 2264), що знаходиться на відстані 2700 світлових років від нас. Там, у потужних хмарах газу та пилу, що охоплюють область розміром у 40 світлових років, відбувається формування зірок.
«Тепер у нас є модель, яка більш точно вимірює вік молодих зірок», - говорить доктор Гвінтс. - «І ми зараз в змозі розділити молоді зірки в залежності від їх етапу життя».
Дані були отримані за допомогою спостережень на супутниках MOST (Microvariability and Oscillations of STars - «Зоряні мікроваріації та осциляції», канадський космічний телескоп) і CoRoT (COnvection ROtation and planetary Transits - європейську космічний телескоп), і декількох Наземервних Обсерівель.
Серед авторів роботи - провідний науковий співробітник Інституту астрономії РАН доктор фізико-математичних наук Тетяна Рябчикова, яка спеціалізується на спектроскопічних дослідженнях.
За матеріалами: Science і університету КУ Левен Відеоролик
, що ілюструє дослідження.