主序星,红巨星,白矮星 - 在它们的寿命涵盖数百万甚至数十亿年的过程中,恒星经过恒星演化的不同阶段 - 所有这些都在外观上有很大不同。然而,明星们并没有轻易地揭示他们的年龄,至少乍一看是这样。每个阶段的持续时间与星形相差太大。然而,通过更深入的研究,研究人员可以重建恒星的生活故事。现在,各种方法可以可靠地确定恒星的年龄。
但是有一些棘手的案例:四年前,由莱布尼茨天体物理研究所和马克斯普朗克天文学研究所领导的两组研究人员发现了令人困惑的红巨星。不同年龄测量的结果分歧了整整40亿年。MpS和丹麦奥尔胡斯大学的Saskia Hekker博士是当时两个发现团队的成员,现在是这项新研究的第一作者,“这些星星似乎同时又古老而年轻。”回忆。“从那以后,这个明显的悖论引起了我的兴趣,”她补充道。她和她的同事,来自俄亥俄州立大学的Jennifer A. Johnson博士,现在已经解开了一些这些明星的神秘面纱。两位研究人员都确信奇怪的恒星只会假装年轻。
红巨人的建筑材料指向一个超过100亿年的古老时代。恒星含有相对较少的铁,这种元素在银河系演化过程中只是缓慢产生。因此,与其他物质(如镁,硅和钙)相比,旧恒星含有少量铁,而年轻恒星含有更多。为了确定这些元素的比例,科学家将来自相应恒星的光分成各自的波长。在这个所谓的光谱中,在恒星内发现的每个元素都留下了一个特征指纹。年龄测定的另一种方法是观察恒星的振荡。通过星震学方法,可以推断出恒星的质量。
由于重星内部的温度特别高,因此燃料燃烧的速度相对较快。因此,重质恒星的寿命比低质量恒星短得多。有问题的红巨人被证明是真正的重量级人物。因此,星震法可以产生不到60亿年的年龄。
新的调查现在解决了这个矛盾。研究人员能够证明一些明星回顾过去非常多事。“一些神秘的恒星必须在转变为红巨星期间或之后与其他恒星合并,”Saskia Hekker博士总结了结果。“他们的大质量不是原始财产,因此不适合年龄测定,”她补充说。“星星确实很古老。”
这些结果的关键是在恒星表面发现的碳,氮和氧的量。这些元素允许间接观察恒星内部。当所谓的主序星,即与太阳处于同一发育阶段的恒星,在其生命的最后阶段变成红巨星时,它们的内部运作会发生变化:核,氮和氧,它们在核中形成,可以在巨大的等离子体电流中挖掘到表面,然后可以检测到。根据所讨论的恒星的热度和质量,可以找到不同比例的元素。
在他们的一些测量中,研究人员发现了低质量恒星的典型值。俄亥俄州立大学的詹妮弗约翰逊博士总结说:“在他们成为红巨星之前,这些明星一定比较轻。” “他们目前的高质量可以通过以下事实来解释:作为红巨星,他们已经与其他明星合并,”她争辩道。
该解释并不适用于所研究的所有恒星。对于一些人来说,几年前通过星震学确定的高质量与其表面存在的碳,氮和氧很好地吻合。“在核材料旋转到水面之前,这些恒星可能在早期发展阶段与其他恒星合并,”Hekker说。最后的解释仍有待解决。
这项新研究还提供了一种新方法来解决星星碰撞和合并的频率问题。现在可以通过绕行年龄确定追踪具有如此动荡过去的红巨星。