Çalışma, yaşı belirlemek için açık küme ve alan yıldızları arasındaki dönme evriminin tutarlılığını göstermektedir

Leibniz Potsdam Astrofizik Enstitüsü (AIP) ve Boston Üniversitesi’ndeki bilim adamları, yıldız kümelerindeki yıldızların ve bunların dışındakilerin, sözde alan yıldızlarının dönüş hızları arasında başarılı bir bağlantı kurarak, ikincisinin yaşlarının türetilmesini sağladı.

Sonuçlar, jirokronoloji yönteminin sadece küme yıldızlarına değil, alan yıldızlarında da iyi çalıştığını ve bu sayede daha birçok yıldızın yaşlarının belirlenebileceğini göstermektedir. Bulgular dergide yayınlandı Astronomi ve Astrofizik.

Bir yıldız kaç yaşında? Bu zor bir soru ve bir yıldız kümesinde bulunan bir yıldız için cevaplaması daha kolay. Bunun nedeni, bir yıldız kümesindeki tüm yıldızların -boyutları ne olursa olsun- aynı kökene ve dolayısıyla aynı yaşta olmasıdır. Bir kümedeki yıldızların toplu özelliklerini ve mevcut evrim aşamalarını inceleyerek, yaşları hakkında iyi bir tahminde bulunulabilir.

Araştırmacılar şimdi, bireysel yıldızların yaşlarının belirlenmesini sağlayan yeni jirokronoloji alanını araştırıyorlar. Bir yıldızın dönüşü ile rengi ve yaşı arasında bir ilişki kurar.

Bir yıldızın kendi ekseni etrafında dönme periyodu, parlaklığının gözlemlenmesiyle belirlenebilir: birçok yıldızın yüzeyinde, güneşin güneş lekelerine çok benzeyen koyu lekeler vardır. Bir yıldız döndüğünde ve bir yıldız lekesi gözlemcinin görüş alanına girdiğinde, yıldızın parlaklığı az miktarda azalır. Yıldız ışığının yoğunluğundaki bu küçük düşüşleri ölçerek ve örneğin burada kullanıldığı gibi Kepler uydusundan alınan verilerle tekrarladıklarında, bir yıldızın dönme periyodu ölçülebilir.

Kümelerdeki düşük kütleli cüce yıldızlar üzerinde yapılan araştırmalar, yıldızların yaşlandıkça giderek daha yavaş döndüklerini göstermiştir. Yıldızların dönüş periyotlarını bir diyagramda renklerine göre çizerek, karakteristik bir model ortaya çıkıyor: yıldız kümesi, toplu olarak bir dönme evrimi iskeletini tanımlayan eğriler oluşturuyor; iskeletin her bir nervürü, belirli bir çağın bir kümesine karşılık geliyor ve daha eski yaşların kümeleri, art arda daha yüksek nervürleri tanımlıyor. Her bir kaburga, o zaman eşit yaştaki bir eğridir.

Diyagramda bir küme yıldızı çizilerek, yaşı bu çizgiler kullanılarak elde edilebilir. Ancak bu yöntem yıldız kümeleri temelinde geliştirildiğinden, bu yaş belirleme yönteminin kümeler dışında kalan ve galaksimizin yıldızlarının ezici çoğunluğunu oluşturan yıldızlar için de işe yarayıp yaramadığı şimdiye kadar net değildi.

Son çalışmaların devreye girdiği yer burasıdır. Yazarlar 300’den fazla geniş ikili yıldız örneğiyle çalıştılar. Bunlar, birbirlerinin etrafında dönen ve birbirlerinden yeterince uzak olan ve etkileşime girmeden normal dönüş evrimlerini bozmayan iki yıldızdan oluşan sistemlerdir.

Geniş ikili yıldızlar, alan yıldızlarıdır, ancak ortak kökenleri, küme yıldızları için de kullanılan bir varsayıma, yani aynı yaşta olduklarına izin verir. Bu, eğer alan yıldızları aslında küme yıldızlarıyla aynı şekilde evrimleşiyorsa, o zaman geniş bir ikilinin iki yıldızının, küme iskeletine yerleştirildiğinde tutarlı bir resim sağlaması gerektiği anlamına gelir. Başka bir deyişle, geniş bir ikili yıldızın bir yıldızı belirli bir kümenin dönme çizgisinde yer alıyorsa, diğeri de aynı çizgide olur mu? Araştırmanın yazarları, durumun kesinlikle böyle olduğunu buldular.

Aslında yazarlar, incelenen ikili yıldızları, her biri uygun yaşta karşılık gelen bir kümeyle ilişkili bir dizi alt gruba ayırabileceklerini bulmuşlardır. David Gruner, çalışmanın baş yazarı ve Ph.D. AIP’de Stellar Activity grubundaki bir öğrenci, “Geniş ikili sistemlerimizi küme iskeletiyle karşılaştırmaya başladığımızda ne kadar iyi yerine oturduğunu görmek şaşırtıcıydı. Çok farklı kütlelere sahip yıldızlara sahip sistemler bile, diyagramdaki konumlarında, kümelerden neredeyse ayırt edilemeyecek kadar dikkate değer bir tutarlılık gösterdi.”

Küme kaburgalarının üzerinde yer alan birkaç yıldızın, bugüne kadar ölçülen kümelerden daha yaşlı olduğu varsayılabilir. Ayrıca yazarlar, incelenen sistemlerin büyük çoğunluğu için bir bileşenin dönme yaşının diğer bileşenin dönme yaşıyla eşleştiğini gösterdi. Geniş ikili örnek, hem gökyüzündeki dağılımı hem de metal içeriği gibi diğer yıldız özellikleri açısından çok çeşitli olduğundan, sonuç jirokronolojinin alan yıldızları için güvenilir bir şekilde kullanılabileceğini ima eder.

AIP’deki Yıldız Aktivitesi grubunun başkanı Dr. Sydney Barnes, “Çalışma, gelecekte çok daha fazla sayıda alan yıldızı için güvenilir yaşların dönüş hızlarından elde edilebileceğine dair bir güvence ölçüsü sağlıyor” diye ekliyor. Bu sonuç, yalnızca gezegene ev sahipliği yapan çok sayıda yıldızı keşfetmeyi değil, aynı zamanda dış gezegenlerin evrimsel tarihine ilk bakışları sağlayarak yaşlarını da sağlamayı amaçlayan PLATO uydu görevi için önemli olacaktır.