Гирохронология

Гирохронология (англ. Gyrochronology) — метод оценки возраста маломассивной звезды, такой как Солнце, по периоду её вращения. Термин происходит от греческих слов gyros, chronos и logos, которые примерно переводятся как вращение, возраст и изучение соответственно. Он был придуман в 2003 году Сиднеем Барнсом [1] для описания соответствующей процедуры получения звездных возрастов, и в 2007 году был широко развит в эмпирической форме[2].

Метод основана на осознании Эндрю Скуманичем [3] (англ. Andrew Skumanich), того факта, что мера вращения звезды (v sin i) неуклонно снижается с возрастом звезды. Гирохронология использует период вращения звезды P вместо не столь определённого параметра v sin i, который зависит от неизвестного наклона оси вращения звезды, i. В частности, этот метод учитывает существенную зависимость массы от вращения звезды, о чем свидетельствует ранняя работа с определением вращения в период работы в рассеянном звёздном скоплении Гиады[4]. Эти два улучшения в значительной степени повышают точность определения возрастов, обеспечиваемую гирохронологией. Соответствующая оценка возраста для звезды известна как гирохронологический возраст.

Основная идея, лежащая в основе гирохронологии, заключается в том, что период вращения P холодной звезды главной последовательности является детерминированной функцией её возраста t и массы M (или подходящего прокси-параметра, такого как показатель цвета). Подробные зависимости вращения таковы, что периоды быстро сходятся к определенной функции возраста и массы P=P(t, M), даже если звезды имеют диапазон допустимых начальных значений. Следовательно, холодные звезды не занимают всего трехмерного пространства параметров (масса, возраст, период), а вместо этого определяют двумерную поверхность в этом пространстве. Следовательно, измерение двух из этих переменных дает третий. Из этих величин масса (или прокси-параметр, например показатель цвета) и период вращения являются более легкими переменными для измерения, обеспечивая определение возраста звезды, который в противном случае вычислить очень сложно.

Связь между вращением и возрастом была первоначально обнаружена Сореном Мейбомом (англ. Soren Meibom) и его коллегами путем измерения периода вращения звезд в скоплении, возраст которого составляет миллиард лет. Поскольку возраст звёзд уже был известен, исследователи смогли обнаружить связь между возрастом звезды и периодом ее вращения[5]. Изучение 30 холодных звезд в скоплении NGC 6819, возраст которого 2,5 миллиарда лет, позволило оценить возрастные отношения для более старых звезд. Используя эти результаты, можно определить возраст большого количества холодных звезд галактического поля с точностью до 10%[6].

ПримечанияПравить

  1. Barnes, Sydney. On the rotational evolution of Solar- and Late-Type Stars, Its Magnetic Origins, and the Possibility of Stellar Gyrochronology (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 2003. — March (vol. 586, no. 1). — P. 464—479. — doi:10.1086/367639. — Bibcode2003ApJ...586..464B. — arXiv:astro-ph/0303631.
  2. Barnes, Sydney. Ages for Illustrative Field Stars Using Gyrochronology: Viability, Limitations, and Errors (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 2007. — November (vol. 669, no. 2). — P. 1167—1189. — doi:10.1086/519295. — Bibcode2007ApJ...669.1167B. — arXiv:0704.3068.
  3. Skumanich, Andrew. Time Scales for CA II Emission Decay, Rotational Braking, and Lithium Depletion (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 1972. — February (vol. 171). — P. 565. — doi:10.1086/151310. — Bibcode1972ApJ...171..565S.
  4. Radick, Richard; Thompson, D. T.; Lockwood, G. W.; Duncan, D. K.; Baggett, W. E. The activity, variability, and rotation of lower main-sequence Hyades stars (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 1987. — October (vol. 321). — P. 459—472. — doi:10.1086/165645. — Bibcode1987ApJ...321..459R.
  5. 'Gyrochronology' Allows Astronomers to Find True Sun-like Stars (англ.). Universe Today. The Astrophysical Journal Letters. Дата обращения: 2 января 2015.
  6. Meibom, Søren; Barnes, Sydney A.; Platais, Imants; Gilliland, Ronald L.; Latham, David W.; Mathieu, Robert D. A spin-down clock for cool stars from observations of a 2.5-billion-year-old cluster (англ.) // Nature : journal. — 2015. — 5 January (vol. 517). — P. 589—591. — doi:10.1038/nature14118. — Bibcode2015Natur.517..589M. — arXiv:1501.05651. — PMID 25539085.

СсылкиПравить