ไจโรโครโนโลยี
ไจโรโครโนโลยีเป็นวิธีการประมาณอายุของดาวฤกษ์ลำดับหลัก มวลต่ำ (เย็น) (สเปกตรัมคลาส F8 V หรือหลังจากนั้น) จากคาบการหมุน ของมัน คำนี้มาจากคำภาษากรีกgyros, chronosและlogosซึ่งแปลคร่าวๆ ว่าการหมุน อายุและการศึกษาตามลำดับ คำนี้ถูกบัญญัติขึ้นในปี 2003 โดยซิดนีย์ บาร์นส์[ 1 ]เพื่ออธิบายขั้นตอนที่เกี่ยวข้องในการหาอายุของดาวฤกษ์ และได้รับการพัฒนาอย่างกว้างขวางในรูปแบบเชิงประจักษ์ ในปี 2007 [ 2 ]
ไจโรโครโนโลยีสร้างขึ้นจากงานของแอนดรูว์ สคูมานิช[ 3 ] ซึ่งพบว่าค่าเฉลี่ยของ ( v sin i ) สำหรับกระจุกดาวเปิดหลายแห่งแปรผกผันกับรากที่สองของอายุของกระจุกดาว ในนิพจน์ ( v sin i ) นั้น ( v ) คือความเร็วบนเส้นศูนย์สูตรของดาว และ ( i ) คือ มุม เอียง ของ แกนหมุนของดาวซึ่งโดยทั่วไปเป็นปริมาณที่ไม่สามารถวัดได้ วิธีการไจโรโครโนโลยีขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ระหว่างคาบการหมุนและมวลของดาวฤกษ์ลำดับหลักมวลน้อยที่มีอายุเท่ากัน ซึ่งได้รับการยืนยันจากงานในช่วงแรกเกี่ยวกับกระจุกดาวเปิดไฮยาเดส[ 4 ]การประมาณอายุที่เกี่ยวข้องสำหรับดาวฤกษ์เรียกว่าอายุไจโรโครโนโลยี
ภาพรวม
แนวคิดพื้นฐานของไจโรโครโนโลยีคือ คาบการหมุน P ของ ดาวฤกษ์ ลำดับหลัก ที่เย็น นั้นเป็นฟังก์ชันเชิงกำหนดของอายุ t และมวล M (หรือตัวแปรอื่นที่เหมาะสม เช่นสี ) แม้ว่าดาวฤกษ์ลำดับหลักที่มีมวลที่กำหนดจะก่อตัวขึ้นด้วยช่วงของคาบการหมุน แต่คาบของพวกมันจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและลู่เข้าสู่ค่าที่กำหนดไว้อย่างชัดเจนเมื่อพวกมันสูญเสียโมเมนตัมเชิงมุมผ่านลมดาวฤกษ์ที่ถูกส่งผ่านสนามแม่เหล็ก ดังนั้น คาบของพวกมันจึงลู่เข้าสู่ฟังก์ชันของอายุและมวลที่แน่นอน ซึ่งทางคณิตศาสตร์แสดงด้วย P=P(t,M) ด้วยเหตุนี้ ดาวฤกษ์ที่เย็นจึงไม่ได้ครอบครองพื้นที่พารามิเตอร์ 3 มิติทั้งหมด ของ (มวล อายุ คาบ) แต่กำหนดพื้นผิว 2 มิติในพื้นที่ PtM นี้แทน ดังนั้น การวัดตัวแปรสองตัวจะให้ค่าที่สาม ในบรรดาปริมาณเหล่านี้ มวล (สี) และคาบการหมุนเป็นตัวแปรที่วัดได้ง่ายกว่า ซึ่งให้ข้อมูลเกี่ยวกับอายุของดาวฤกษ์ ซึ่งยากที่จะหาได้จากวิธีอื่น
เพื่อกำหนดรูปร่างของพื้นผิว P=P(t,M) นี้ จะทำการวัดคาบการหมุนและสีโฟโตเมตริก (มวล) ของดาวฤกษ์ในกระจุกดาวที่มีอายุที่ทราบแล้ว มีการรวบรวมข้อมูลจากกระจุกดาวหลายแห่งที่มีอายุน้อยกว่าหนึ่งพันล้านปี (Gyr) และกระจุกดาวหนึ่งแห่งที่มีอายุ 2.5 Gyr จุดข้อมูลอีกจุดหนึ่งบนพื้นผิวมาจากดวงอาทิตย์ที่มีอายุ 4.56 Gyr และมีคาบการหมุน 25 วัน โดยใช้ผลลัพธ์เหล่านี้ สามารถคำนวณอายุของดาวฤกษ์เย็นจำนวนมากในบริเวณรอบนอกของกาแล็กซีได้ด้วยความแม่นยำ 10%
การแตกตัวของลมดาวฤกษ์แม่เหล็กจะเพิ่มคาบการหมุนของดาวฤกษ์ และมีความสำคัญในดาวฤกษ์ที่มีชั้นบรรยากาศแบบพาความร้อน ดาวฤกษ์ที่มีดัชนีสีมากกว่าประมาณ (BV)=0.47 แมกนิจูด (ดวงอาทิตย์มีดัชนีสี 0.66 แมกนิจูด) จะมีชั้นบรรยากาศแบบพาความร้อน แต่ดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่าจะมีชั้นบรรยากาศแบบแผ่รังสี นอกจากนี้ ดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อยกว่าเหล่านี้ยังใช้เวลาจำนวนมากบนเส้นทาง Hayashi ก่อนลำดับหลัก ซึ่งพวกมันเกือบจะเป็นพาความร้อนอย่างสมบูรณ์[ 5 ]
ดูเพิ่มเติม
- ↑ Barnes, Sydney (มีนาคม 2003). "เกี่ยวกับการวิวัฒนาการการหมุนของดาวฤกษ์ประเภทดวงอาทิตย์และประเภทปลาย ต้นกำเนิดแม่เหล็ก และความเป็นไปได้ของไจโรโครโนโลยีของดาวฤกษ์" The Astrophysical Journal . 586 (1): 464– 479. arXiv : astro-ph/0303631 . Bibcode : 2003ApJ...586..464B . doi : 10.1086/367639 .
- ↑ Barnes, Sydney (พฤศจิกายน 2007). "อายุของดาวฤกษ์ตัวอย่างโดยใช้ไจโรโครโนโลยี: ความเป็นไปได้ ข้อจำกัด และข้อผิดพลาด" The Astrophysical Journal . 669 (2): 1167– 1189. arXiv : 0704.3068 . Bibcode : 2007ApJ...669.1167B . doi : 10.1086/519295 .
- ↑ Skumanich, Andrew (กุมภาพันธ์ 1972). "ช่วงเวลาสำหรับการสลายตัวของการปล่อย CA II การเบรกด้วยการหมุน และการพร่องของลิเธียม" The Astrophysical Journal . 171 : 565. Bibcode : 1972ApJ...171..565S . doi : 10.1086/151310 .
- ↑ Radick, Richard; Thompson, DT; Lockwood, GW; Duncan, DK; Baggett, WE (ตุลาคม 1987). "กิจกรรม ความแปรปรวน และการหมุนของดาวฤกษ์ลำดับหลักตอนล่างของกลุ่มดาวไฮยาเดส"วารสารดาราศาสตร์ฟิสิกส์ 321 : 459– 472. Bibcode : 1987ApJ ...321..459R . doi : 10.1086/165645 .
- ↑ Meibom, Søren; Barnes, Sydney A.; Platais, Imants; Gilliland, Ronald L.; Latham, David W.; Mathieu, Robert D. (5 มกราคม 2015). "นาฬิกาชะลอการหมุนของดาวฤกษ์เย็นจากการสังเกตกระจุกดาวอายุ 2.5 พันล้านปี" Nature . 517 (7536): 589– 591. arXiv : 1501.05651 . Bibcode : 2015Natur.517..589M . doi : 10.1038/nature14118 . PMID 25539085 .
อ่านเพิ่มเติม
- Barnes, Sydney (2003). "เกี่ยวกับการวิวัฒนาการการหมุนของดาวฤกษ์ประเภทดวงอาทิตย์และประเภทปลาย ต้นกำเนิดแม่เหล็ก และความเป็นไปได้ของไจโรโครโนโลยีของดาวฤกษ์" วารสารฟิสิกส์ดาราศาสตร์ 586 ( 1): 464– 479. arXiv : astro-ph/0303631 . Bibcode : 2003ApJ...586..464B . doi : 10.1086/367639 .
- Barnes, Sydney (2007). "อายุของดาวฤกษ์ตัวอย่างโดยใช้ไจโรโครโนโลยี: ความเป็นไปได้ ข้อจำกัด และข้อผิดพลาด" วารสารดาราศาสตร์ฟิสิกส์ 669 ( 2): 1167– 1189. arXiv : 0704.3068 . Bibcode : 2007ApJ...669.1167B . doi : 10.1086/519295 .
- Radick, Richard; Thompson, DT; Lockwood, GW; Duncan, DK; Baggett, WE (ตุลาคม 1987). "กิจกรรม ความแปรปรวน และการหมุนของดาวฤกษ์ลำดับหลักตอนล่างของกลุ่มดาวไฮยาเดส"วารสารดาราศาสตร์ฟิสิกส์ 321 : 459– 472. Bibcode : 1987ApJ ...321..459R . doi : 10.1086/165645 .
- Skumanich, Andrew (กุมภาพันธ์ 1972). "ช่วงเวลาสำหรับการสลายตัวของการปล่อย CA II การเบรกด้วยการหมุน และการพร่องของลิเธียม" วารสารดาราศาสตร์ฟิสิกส์ 171 : 565. Bibcode : 1972ApJ...171..565S . doi : 10.1086/151310 .
- "เคปเลอร์: วิธีการหาอายุที่แท้จริงของดาวฤกษ์"ศูนย์วิจัยเอมส์นาซา 2010 เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 28 กันยายน 2011 สืบค้นเมื่อ 16 สิงหาคม 2011