Oszacowanie wieku gwiazd zawsze było wyzwaniem dla astronomów. Teraz pewna klasa egzoplanet jeszcze bardziej komplikuje ten proces. Według nowego badania, gorące Jowisze – gazowe olbrzymy z okresami orbitalnymi mniejszymi niż Merkury – wydają się mieć działanie przeciwstarzeniowe na swoich gwiazdach. Te ogromne planety powodują interferencję zarówno magnetyczną, jak i pływową na swojej gwieździe macierzystej, przyspieszając rotację gwiazdy i powodując, że emitują one promieniowanie rentgenowskie z większą energią, co jest cechą charakterystyczną młodości gwiazd. Wynik poddaje w wątpliwość część tego, w co wcześniej wierzyliśmy na temat wieku gwiazd, i daje wgląd w trwającą wzajemną łączność między gwiazdą a jej planetami długo po ich utworzeniu.
Samo określenie wieku gwiazdy jest wystarczająco trudne bez uwzględnienia interferencji planetarnej. Jesteśmy całkiem pewni wieku naszego Słońca, ponieważ jesteśmy wystarczająco blisko, aby pobrać próbki geologicznych pozostałości po formacji Układu Słonecznego, ale w przypadku innych gwiazd nasze najlepsze przypuszczenia to szacunki, a nie dokładne daty. Wiemy, że pewne typy gwiazd przechodzą przez fazy na różnych etapach życia w zależności od ich masy (w ten sposób wiemy, że Betelgeuse przejdzie w stan supernowej w ciągu najbliższych 100 000 lat). Jeśli masz całą gromadę gwiazd różnych typów, możesz wykreślić ich poszczególne etapy życia na diagramie Hertzspringa-Russella, używając ich koloru i jasności, i wspólnie oszacować wiek wszystkich gwiazd w gromadzie. Metoda nie jest do końca dokładna, ale jest lepsza niż nic.
Sprawy się komplikują, jeśli chcesz poznać wiek pojedynczej gwiazdy. Wiemy, że młode gwiazdy rotują szybko i zwalniają wraz z wiekiem. Jest to przydatne narzędzie do datowania młodych gwiazd, ale mniej przydatne dla starszych, które czasami utrzymują stałą prędkość obrotową do końca życia. Młode gwiazdy są również bardziej podatne na rozbłyski i emisje rentgenowskie niż ich starsi rówieśnicy. Żadna metryka nie oferuje idealnej metody datowania, ale może zapewnić wykonalne oszacowanie.
Teraz wydaje się, że egzoplanety mogą pokazać kolejne problemy z datowaniem wieku gwiazd.
Kiedy odkryto gorące Jowisze (pierwsze zaobserwowano w 1995 r.), astronomowie zauważyli, że w niektórych przypadkach gwiazdy, wokół których krążą, wydawały się młodsze niż oczekiwano. Ale ponieważ nasze gwiezdne metody datowania są tak niedokładne, trudno było stwierdzić, czy był to prawdziwy efekt starzenia się spowodowany przez planety, czy też gwiazdy, o których mowa, były po prostu młode.
W artykule niedawno zaakceptowanym przez Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, zespół z Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP) znalazł sposób na rozwiązanie tego problemu. Rozwiązaniem było zbadanie układów podwójnych gwiazd, w których jedna gwiazda w parze ma gorącego Jowisza, a druga nie. Gwiazdy binarne są zwykle w tym samym wieku, więc można je porównać, aby określić, czy efekt starzenia się jest rzeczywisty.
W badaniu, prowadzonym przez doktorantkę Nikoletę Ilic, wykorzystano dane z Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra i Obserwatorium XMM-Newton ESA do zbadania 16 układów podwójnych gwiazd, w których jedna z gwiazd miała gorącego Jowisza. Odkrycia potwierdzają, że rzeczywiście gwiazdy, w których znajdują się masywne pobliskie planety, wydają się młodsze niż ich bliźniaki bez towarzystwa.
Kluczem do tej odmładzającej interakcji jest to, że okres obiegu gorącego Jowisza musi być szybszy niż okres rotacji gwiazdy. W takich przypadkach planeta przenosi pewien moment pędu na gwiazdę poprzez siły pływowe, powodując przyspieszenie planety i gwałtowny wzrost poziomu emisji promieniowania rentgenowskiego.
Autorzy zastanawiali się również, czy wzrost emisji promieniowania rentgenowskiego był spowodowany przez pola magnetyczne, a nie siły pływowe – w końcu planety takie jak Jowisz mają zwykle silne pola magnetyczne. Ale fakt, że gwiazdy oprócz zwiększonej aktywności rentgenowskiej obracały się również szybciej, wskazuje na grawitacyjne, czyli pływowe, źródło procesu starzenia, a nie magnetyczne. Wyniki badania wskazują, że starzenie się gwiazd jest bardziej złożone niż wcześniej sądziliśmy, a planety – szczególnie masywne, szybko poruszające się – mogą kształtować same cykle życia swojej gwiazdy macierzystej.
Ale co z planetami podobnymi do Ziemi? Czy odmładzają też swoje gwiazdy macierzyste? Wydaje się, że odpowiedź brzmi nie. W rzeczywistości w badaniu gwiazdy z małymi odległymi planetami faktycznie wydawały się ciemniejsze i spokojniejsze (a zatem być może starsze) niż ich bliźniaczki. Ale po bliższym przyjrzeniu się, uznano to za przypadek, tłumaczony faktem, że te gwiazdy były gwiazdami typu F/G, które osiągnęły inny, spokojniejszy etap swojego cyklu życia niż ich bliźniak typu M, który zajmuje dłużej, aby osiągnąć porównywalnie spokojny etap. Krótko mówiąc, małe planety nie mają dużego wpływu na wiek ich gwiazd. Robią to tylko duże, a nawet wtedy, gdy krążą bardzo blisko siebie. Morał tej historii jest taki, że jeśli jesteś gwiazdą i chcesz pozostać młodym, warto mieć towarzystwo Gorącego Jowisza.
______________________
Spodobał Ci się wpis ? To postaw kawę
