恒星演化
越老转得越慢
测量恒星星龄的新方法 May 26th 2011 | from the print edition
在2年的任务执行中,美国宇航局的行星搜索太空望远镜“开普勒”获得了巨大的成功。仅根据4个月搜集的数据,天文学家便获得了证据显示有超过1200个行星围绕着太阳以外的恒星旋转。这些已知行星的数量增至过去的2倍,并显示了这些行星的普遍存在。根据开普勒的数据推测,仅仅在银河系里就有500亿颗行星。
但是, Kepler 使用之后发现了一大批已存在但没有被发现的行星(haul), 怎么发现的? 其实原理很简单。 当这样一个将被发现的行星(quarry)从它的母系恒星(恒星自己会发光的)表面上经过时,恒星的星光starlight (又称, 见后文, stellar illumination)发生短暂而且微弱的减暗。这就说明, 不发光的行星经过时, 挡住了恒星的光。 从而推出, 有行星存在。——还有其他的用途。5月23日在波斯顿举行的“美国天文学会”年会上提交的一篇论文中,由来自哈佛大学的Soren Meibom率领的一个研究小组利用望远镜所搜集的数据向天文学家们展示了一种可以更好地测量他们所研究的恒星星龄的方法。
目前,只有在特殊的情况之下才能测算出恒星的准确星龄---具体来说,一颗恒星是由同一个气体构成的星群的一部分。那么,恒星越大, 燃料烧得越快。它演化成红巨星的速度越快。由于同一星群的所有恒星的星龄大致一样,根据(该星群)的大部分恒星已经进入红巨星阶段的恒星,从而估计出星群的星龄,和因此而推算出该成员的星龄。
研究星团的天文学家已经注意到质量给定的某一个恒星的转速[通过追踪恒星表面(比如太阳)会有温度较低因而发暗的黑点,就可测知恒星自转的速度。]好像随着星龄的增长出现可预测性的变化。年轻的行星比年老的转得快。如果这种关系可以被确定,那么其将提供一种测量孤立的恒星,不作为恒星系的一个部分的(这一组孤立的恒星, 几乎囊括了所有那些如今据信拥有自己行星的恒星)星龄的方法。
说起来容易但做起来难。(通过观察恒星的自转速度可以确定其年龄。 这对研究孤立的恒星很重要。 但是为什么观察恒星自转速度难?) 第一, 恒星老了, 黑点变少。 观察的目标减少。 第二, 如果人从地球上观察有困难。 因为地球有厚厚的灰暗的(murk)大气层, 它会遮挡目标。 所以只要恒星年龄超过600m 年, 就难了。 但是长寿的恒星年龄往往是600m 年的10倍以上。 这就是说, 很多长寿的恒星年龄变得不可观察。对于这些星龄在数十亿年以上的老恒星来说,唯一的数据点就是银河系中猎户座旋臂上的那颗黄矮星。这颗恒星大约在46亿年前形成并且每26天完成一次自转,它在太阳升起时会被你们所看到。
但是“开普勒”望远镜善于发现这些恒星上的黑点。它可以将黑点和行星上加以区分,因为恒星的黑点则不同, 观察者可观察到的时长等于恒星自转的周期的一半。(相比之下,行星从母体恒星上经过时, 观察者会感觉到该恒星的光芒会有短暂的减弱)。由于它在宇宙空间中的优势位置,与位于地表的设备相比,太空中的望远镜可以获得更清晰的图片。Dr Meibom的论文(很快将发表在《天文期刊文学》上)对这一恒星系的观察表明, 恒星年龄跟自转速度之间的(反比)关系仍然成立。
而以其本身而言,这只是一个小小的进步。然而,梅博博士和他的团队正处在第二个星团的研究进程中。这个星团的星龄为25亿年。“开普勒”望远镜视野之下的更多的星团年龄比这更大。 所以, 很快我们就将知道恒星年龄跟自转速度之间的(反比)关系是不是继续成立。如果还成立的话,那么对于“开普勒”望远镜搜寻类地型行星这个主要任务来说将有着重要的含义。毕竟,地球的年龄也是它的重要特征,其给予复杂的生命体以时间在其表面繁衍生息。对于一个真正的类地行星来说,它存在了多久也许是最关键的特征之一。 from the print edition | Science and Technology
本文由译者 710802847 提供 点击此处阅读双语版
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