Auringonkaltaisten tähtien iän ja pyörimisnopeuden suhde täsmentyi

[Mare Nectaris]

Suhteellisen pienimassaiset ja viileät, Auringon kaltaiset ja sitä pienemmät tähdet ovat yleisiä. Niiden ikää on kuitenkin vaikeaa arvioida, sillä niiden mitattavissa olevat ominaisuudet muuttuvat vain hitaasti tähden vanhetessa.

Gyrokronologiaksi kutsuttu tähden iän mittaustapa hyödyntää tähden pyörimisnopeuden vähenemistä sen vanhetessa. Menetelmä edellyttää kalibrointia, jossa pyörimisajan ja massan suhde määritetään eri ikäisille viileille tähdille.

Mittauksia on toistaiseksi tehty Auringosta, jonka ikä on 4,56 miljardia vuotta ja pyörähdysaika ekvaattorilla 26 päivää. Seuraavaksi vanhin tutkittu tähtijoukko on ollut NGC 6811, jonka ikä on n. miljardi vuotta. Siitä mitattujen viileiden tähtien pyörähdysaika oli 10 päivää. Hyadien tähtijoukon ikä on n. 600 miljoonaa vuotta, ja siitä mitattujen viileiden tähtien pyörähdysaika oli 7 päivää.

Tutkijat ovat nyt onnistuneet mittaamaan 30 viileän tähden pyörähdysajan avoimesta tähtijoukosta NGC 6818, jonka ikä on 2,5 miljardia vuotta. Mitattujen tähtien massat olivat 1,4 - 0,85 Auringon massaa, ja niiden pyörähdysajat olivat 18,2 päivää (keskihajonta 0,4 päivää). Tämä sopii aiempien havaintojen pohjalta tehtyihin mallinnuksiin. Mittausten perusteella voidaan olettaa päästävän 10 % mittaustarkkuuteen viileiden tähtien iänmäärityksessä.

Mittauksissa varmistettiin sekä fotometrisesti että kinemaattisesti (säteisnopeus ja ominaisliike) tähtien kuuluvan tutkittuun tähtijoukkoon, jonka ikä tunnettiin. Virhelähteinä arvioitiin ja huomioitiin myös lähitähdistä vuotavan hajavalon ja mahdollisten vuorovesivaikutusten suuruus. Tähtien pyörähdysajat saatiin Kepler-satelliitin datasta, josta pyörähdysaika voidaan määritellä alle 1%:n vaihtelusta tähtien kirkkaudessa. Vaihtelu aiheutuu tähdenpilkuista (vrt. auringonpilkut). Tähtien massa määritettiin fotometrisen B-V-väri-indeksin avulla.

Tutkimus on julkaistu Naturessa "A spin-down clock for cool stars from observations of a 2.5-billion-year-old cluster" (Søren Meibom, Sydney A. Barnes, Imants Platais, Ronald L. Gilliland, David W. Latham & Robert D. Mathieu, Nature (2015) doi:10.1038/nature14118).   

Asiasta uutisoi BBC.