La nostra comprensione dell'universo e della Via Lattea è costruita su un edificio di singoli pezzi di conoscenza, tutti collegati tra loro. Ma ognuno di quei pezzi è solo così accurato. Quanto più accurato possiamo rendere uno dei pezzi di conoscenza, tanto più accurata è la nostra comprensione di tutto.
L'età delle stelle è uno di questi pezzi. Per anni, gli astronomi hanno usato un metodo per determinare l'età delle stelle che ha un margine di errore dal 10% al 20%. Ora, un team di scienziati della Embry-Riddle Aeronautical University ha sviluppato una nuova tecnica per determinare l'età delle stelle con un margine di errore dal 3% al 5%.
Le attuali tecniche di datazione delle stelle si basano sull'osservazione delle stelle sulla sequenza principale, che è una specie di cappa per adulti per le stelle. La tecnica esamina le stelle che hanno iniziato a "morire", il che in questo caso significa che stanno esaurendo il loro idrogeno. Inoltre, gli scienziati di solito possono dire l'età di una stella solo capendo l'età della popolazione di cui fanno parte. Conoscono l'età di alcune singole stelle, ma soprattutto conosciamo l'età dei gruppi di stelle anziché le singole stelle stesse.
Le ragioni sono abbastanza complesse, ma le nostre tecniche di datazione delle stelle hanno portato a conclusioni strane, piuttosto ovviamente impossibili, come trovare ammassi stellari nella Via Lattea che sono più vecchi della Via Lattea stessa.
La tecnica sviluppata da un team di Embry-Riddle, guidata dal professore di fisica e astronomia Dr. Ted von Hippel, si basa su misurazioni di nani bianchi, piuttosto che su stelle di sequenza principali. Le nane bianche sono resti di stelle che hanno lasciato la sequenza principale dopo aver esaurito il carburante. Il nostro Sole finirà la sua vita come una nana bianca.
La nuova tecnica misura la massa, la temperatura superficiale e se la sua atmosfera ha idrogeno o elio.
"... sapere se c'è idrogeno o elio in superficie è importante perché l'elio irradia calore dalla stella più facilmente dell'idrogeno."
Dr. Ted von Hippel, professore di fisica e astronomia, Embry-Riddle University.
"La massa della stella è importante perché gli oggetti con una massa maggiore hanno più energia e impiegano più tempo a raffreddarsi", ha dichiarato von Hippel, direttore dell'Osservatorio del Dipartimento di Scienze fisiche di Embry-Riddle e telescopio Ritchey-Chretien da 1,0 metri. “Ecco perché una tazza di caffè rimane calda più a lungo di un cucchiaino di caffè. La temperatura superficiale, come i carboni esauriti in un falò spento, offre indicazioni su quanto tempo fa è morto l'incendio. Infine, sapere se c'è idrogeno o elio in superficie è importante perché l'elio irradia calore dalla stella più facilmente dell'idrogeno. "
La massa di una stella è ancora la chiave per determinare la sua età, ed è ancora difficile, specialmente per grandi popolazioni di nane bianche. Ma grazie al satellite Gaia, sta diventando più facile.
Il nuovo metodo del professor von Hippel sfrutta i dati forniti dalla missione Gaia dell'Agenzia spaziale europea. Gaia sta realizzando una mappa 3D della Via Lattea misurando la velocità posizionale e radiale di circa 1 miliardo di stelle nella Via Lattea e nel Gruppo Locale. Gaia misura le distanze delle stelle con estrema precisione e questo è ciò di cui la squadra di von Hippel ha tratto vantaggio.
Gaia è stata in grado di misurare le distanze delle stelle con grande precisione e von Hippel e il suo team hanno usato quella precisione per determinare il raggio delle stelle in base alla loro luminosità. Da lì, hanno usato le informazioni esistenti sul rapporto massa / raggio della stella per determinare la massa, un ingrediente mancante nel determinare l'età di una stella.
Il tocco finale, che aiuta a dare precisione alla nuova tecnica, è capire la metallicità della stella. La metallicità si riferisce all'abbondanza di diversi elementi chimici nella stella. Questa informazione consente loro di affinare l'età della stella.
Alla recente riunione della American Astronomical Society, i membri del team di von Hippel hanno presentato due poster sul loro lavoro. Il primo si è concentrato su una coppia binaria di stelle con una nana bianca e una stella di sequenza principale. Il secondo si concentrava su una coppia binaria di nani bianchi.
"Il prossimo livello di studio sarà determinare il maggior numero possibile di elementi nella tavola periodica per la stella di sequenza principale all'interno di queste coppie."
Dr. Ted von Hippel, professore di fisica e astronomia, Embry-Riddle University.
"Il prossimo livello di studio sarà determinare il maggior numero possibile di elementi nella tavola periodica per la stella della sequenza principale all'interno di queste coppie", ha detto von Hippel. "Questo ci direbbe di più sull'evoluzione chimica galattica, in base al modo in cui diversi elementi si sono accumulati nel tempo quando le stelle si sono formate nella nostra galassia, la Via Lattea."
Von Hippel afferma che il metodo è ancora in fase di sviluppo e può ancora essere considerato nella sua fase preliminare. Ma ha molte promesse e il team spera che alla fine impareranno le età di tutti i nani bianchi nel set di dati di Gaia. "Ciò potrebbe consentire ai ricercatori di migliorare significativamente la nostra comprensione della formazione stellare all'interno della Via Lattea", ha affermato von Hippel.
Von Hippel ha preso atto di un confronto tra il campo dell'archeologia e il campo dell'astrofisica. In archeologia, usiamo la datazione al carbonio per determinare l'età di tutti i tipi di oggetti: strumenti, strutture, fossili, siti dell'età della pietra. Le età delle cose ci danno una comprensione della linea temporale degli eventi sulla Terra. Lo stesso vale per l'Universo.
"Per gli astronomi di oggi, senza conoscere l'età dei diversi componenti della nostra galassia, non abbiamo alcun contesto. Abbiamo avuto tecniche per uscire con gli oggetti celesti, ma non precisamente. "
