Гирохронология

Гирохронология — это метод оценки возраста маломассивной (холодной) главной последовательности звезды (спектральный класс F8 V или новее) по периоду ее вращения . Этот термин происходит от греческих слов gyros, chronos и logos , что примерно переводится как вращение, возраст и исследование соответственно. Его придумал в 2003 году Сидни Барнс. для описания соответствующей процедуры определения звездного возраста и широко развита в эмпирической форме в 2007 году.

Гирохронология основана на работе Андрея Скуманича. который обнаружил, что среднее значение ( v sin i ) для нескольких рассеянных скоплений обратно пропорционально квадратному корню из возраста скопления. В выражении ( v sin i ) ( v ) — скорость на экваторе звезды и ( i ) — угол наклона звезды оси вращения , который вообще является неизмеримой величиной. Метод гирохронологии зависит от связи между периодом вращения и массой маломассивных звезд главной последовательности одного и того же возраста, что было подтверждено ранними работами по рассеянному скоплению Гиады . Соответствующая оценка возраста звезды известна как гирохронологический возраст.

Обзор

Основная идея, лежащая в основе гирохронологии, заключается в том, что период вращения P холодной звезды главной последовательности является детерминированной функцией ее возраста t и массы M (или подходящего заменителя, такого как цвет ). Хотя звезды главной последовательности данной массы формируются с диапазоном периодов вращения, их периоды быстро увеличиваются и сходятся к четко определенному значению, поскольку они теряют угловой момент из-за звездных ветров, направленных по магнитным каналам. Поэтому их периоды сходятся к некоторой функции возраста и массы, математически обозначаемой P=P(t,M). Следовательно, холодные звезды не занимают все трехмерное пространство параметров (масса, возраст, период), а вместо этого определяют двумерную поверхность в этом PtM-пространстве. Следовательно, измерение двух из этих переменных дает третью. Из этих величин массу (цвет) и период вращения являются переменными, которые легче измерить, что обеспечивает доступ к возрасту звезды, который иначе трудно получить.

Чтобы определить форму этой поверхности P=P(t,M), измеряются периоды вращения и фотометрические цвета (массы) звезд в скоплениях известного возраста. Накоплены данные по нескольким скоплениям моложе одного миллиарда лет (млн лет) и одному скоплению возрастом 2,5 млрд лет. Другая точка данных на поверхности принадлежит Солнцу с возрастом 4,56 млрд лет и периодом вращения 25 дней. Используя эти результаты, возраст большого количества холодных звезд галактического поля можно определить с точностью до 10%.

Магнитное разрушение звездного ветра увеличивает период вращения звезды и это важно для звезд с конвективными оболочками. Звезды с показателем цвета больше примерно (BV)=0,47 mag. (Солнце имеет показатель цвета 0,66 mag.) имеют конвективные оболочки, но более массивные звезды имеют радиационные оболочки. Кроме того, эти звезды с меньшей массой проводят значительное количество времени на треке Хаяши перед главной последовательностью , где они почти полностью конвективны.

См. также

• Нуклеокосмохронология

Дальнейшее чтение

• Барнс, Сидней (2003). «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 . Бибкод : 2003ApJ...586..464B . дои : 10.1086/367639 .
• Барнс, Сидней (2007). «Возраст иллюстративных звезд поля с использованием гирохронологии: жизнеспособность, ограничения и ошибки». Астрофизический журнал . 669 (2): 1167–1189. arXiv : 0704.3068 . Бибкод : 2007ApJ...669.1167B . дои : 10.1086/519295 .
• Радик, Ричард; Томпсон, DT; Локвуд, Джорджия; Дункан, Дания; Баггетт, МЫ (октябрь 1987 г.). «Активность, изменчивость и вращение нижних звезд главной последовательности Гиад» . Астрофизический журнал . 321 : 459–472. Бибкод : 1987ApJ...321..459R . дои : 10.1086/165645 .
• Скуманич, Андрей (февраль 1972 г.). «Временные масштабы затухания выбросов CA II, торможения при вращении и истощения лития». Астрофизический журнал . 171 : 565. Бибкод : 1972ApJ...171..565S . дои : 10.1086/151310 .
• «Кеплер: как узнать истинный возраст звезды» . Исследовательский центр Эймса . НАСА . 2010. Архивировано из оригинала 28 сентября 2011 г. Проверено 16 августа 2011 г.