Het is niet zo eenvoudig als je zou denken
![telescoopafbeelding van een sterrenhoop, omgeven door een blauwe waas](https://www.sciencenews.org/wp-content/uploads/2021/07/072221_LG-HT_star-age_feat-1030x580.jpg)
Clusters van sterren zoals deze, NGC6405 of de Butterfly Cluster genaamd, vormden al hun sterren rond dezelfde tijd. Dat feit heeft astronomen geholpen erachter te komen hoe oud sterrenhopen zijn. Maar het vinden van de leeftijd van individuele sterren is veel moeilijker.
We weten heel veel over sterren. Na eeuwen van telescopen op de nachtelijke hemel te hebben gericht, kunnen astronomen en amateurs de belangrijkste kenmerken van elke ster achterhalen, zoals de massa of de samenstelling ervan.
Om de massa van een ster te berekenen, kijk je gewoon naar zijn omlooptijd en doe je een beetje algebra. Om te bepalen waar het van gemaakt is, kijk naar het spectrum van licht dat de ster uitstraalt. Maar de enige variabele die wetenschappers nog niet helemaal hebben gekraakt, is tijd.
“De zon is de enige ster waarvan we de leeftijd kennen”, zegt astronoom David Soderblom van het Space Telescope Science Institute in Baltimore. “Al het andere wordt vanaf daar opgestart.”
Zelfs goed bestudeerde sterren verrassen wetenschappers zo nu en dan. In 2019, toen de rode superreus Betelgeuze dimde, wisten astronomen niet zeker of hij gewoon door een fase ging of dat er een supernova-explosie op handen was. (Blijkbaar was het maar een fase.) De zon schudde ook de boel op toen wetenschappers merkten dat hij zich niet gedroeg zoals andere sterren van middelbare leeftijd. Het is niet zo magnetisch actief in vergelijking met andere sterren van dezelfde leeftijd en massa. Dat suggereert dat astronomen de tijdlijn van middelbare leeftijd misschien niet volledig begrijpen.
Berekeningen op basis van natuurkunde en indirecte metingen van de leeftijd van een ster kan schattingen van astronomen geven. En sommige methoden werken beter voor verschillende soorten sterren. Hier zijn drie manieren waarop astronomen de leeftijd van een ster berekenen.
Hertzsprung-Russell-diagrammen
Wetenschappers hebben een redelijk goede greep op hoe sterren worden geboren, hoe ze leven en hoe ze sterven. Sterren verbranden bijvoorbeeld hun waterstofbrandstof, blazen op en stoten uiteindelijk hun gassen de ruimte in, hetzij met een knal of een jammerklacht. Maar wanneer precies elke fase van de levenscyclus van een ster plaatsvindt, wordt het ingewikkeld. Afhankelijk van hun massa raken bepaalde sterren die punten na een ander aantal jaren. Zware sterren sterven jong, terwijl minder zware sterren miljarden jaren kunnen branden.
Aan het begin van de 20e eeuw kwamen twee astronomen – Ejnar Hertzsprung en Henry Norris Russell – onafhankelijk van elkaar op het idee om plot de temperatuur van de sterren tegen hun helderheid. De patronen op deze Hertzsprung-Russell- of HR-diagrammen kwamen overeen met waar verschillende sterren zich in die levenscyclus bevonden. Tegenwoordig gebruiken wetenschappers deze patronen om de leeftijd te bepalen van sterrenhopen, waarvan wordt aangenomen dat ze allemaal tegelijkertijd zijn gevormd.
Het voorbehoud is dat, tenzij je veel rekent en modelleert, deze methode alleen kan worden gebruikt voor sterren in clusters, of door de kleur en helderheid van een enkele ster te vergelijken met theoretische HR-diagrammen. “Het is niet erg nauwkeurig”, zegt astronoom Travis Metcalfe van het Space Science Institute in Boulder, Colorado. “Toch is het het beste wat we hebben.”
![](https://www.sciencenews.org/wp-content/themes/sciencenews/client/src/images/cta-module-sm@2x.jpg)
Vertel ons wat je van deze video vindt in een korte enquête.
Rotatiesnelheid:
In de jaren zeventig hadden astrofysici een trend opgemerkt: sterren in jongere clusters draaien sneller dan sterren in oudere clusters. In 1972 gebruikte astronoom Andrew Skumanich de rotatiesnelheid en oppervlakteactiviteit van een ster om stel een eenvoudige vergelijking voor om de leeftijd van een ster te schatten: Rotatiesnelheid = (Leeftijd) -½.
Dit was decennia lang de standaardmethode voor individuele sterren, maar nieuwe gegevens hebben gaten geboord in het nut ervan. Het blijkt dat sommige sterren niet langzamer gaan als ze een bepaalde leeftijd bereiken. In plaats daarvan behouden ze de rest van hun leven dezelfde rotatiesnelheid.
“Rotatie is het beste om te gebruiken voor sterren die jonger zijn dan de zon”, zegt Metcalfe. Voor sterren die ouder zijn dan de zon zijn andere methoden beter.
Stellaire seismologie
De nieuwe gegevens die de rotatiesnelheid bevestigden, waren niet de beste manier om de leeftijd van een individuele ster te schatten, afkomstig van een onwaarschijnlijke bron: de op exoplaneten jagende Kepler-ruimtetelescoop. Niet alleen een zegen voor het onderzoek naar exoplaneten, Kepler duwde stellaire seismologie naar de voorgrond door simpelweg heel lang naar dezelfde sterren te staren.
Kijken naar een flikkerende ster kan aanwijzingen geven over zijn leeftijd. Wetenschappers kijken naar veranderingen in de helderheid van een ster als een indicator van wat er onder het oppervlak gebeurt en berekenen door middel van modellering ruwweg de leeftijd van de ster. Om dit te doen, heb je een heel grote dataset nodig over de helderheid van de ster – die de Kepler-telescoop zou kunnen bieden.
“Iedereen denkt dat het allemaal om het vinden van planeten ging, wat waar was”, zegt Soderblom. “Maar ik zeg graag dat de Kepler-missie een stealth-stellaire fysica-missie was.”
Deze benadering hielp de magnetische midlifecrisis van de zon aan het licht te brengen en leverde onlangs enkele aanwijzingen op over de evolutie van de Melkweg. Ongeveer 10 miljard jaar geleden kwam ons sterrenstelsel in botsing met een dwergstelsel. Wetenschappers hebben ontdekt dat de sterren die door dat dwergstelsel zijn achtergelaten jonger of ongeveer even oud zijn als de sterren die oorspronkelijk uit de Melkweg komen. De Melkweg is dus mogelijk sneller geëvolueerd dan eerder werd gedacht.
Terwijl ruimtetelescopen zoals NASA’s TESS en CHEOPS van de European Space Agency nieuwe stukken hemel onderzoeken, zullen astrofysici meer te weten kunnen komen over de stellaire levenscyclus en nieuwe schattingen kunnen maken voor meer sterren.
Afgezien van nieuwsgierigheid naar de sterren in onze eigen achtertuin, hebben sterrentijdperken implicaties buiten ons zonnestelsel, van planeetvorming tot evolutie van sterrenstelsels – en zelfs de zoektocht naar buitenaards leven.
‘Een dezer dagen – het zal waarschijnlijk een tijdje duren – zal iemand beweren dat ze tekenen van leven zien op een planeet rond een andere ster. De eerste vraag die mensen stellen is: ‘Hoe oud is die ster?’”, zegt Soderblom. “Dat wordt een moeilijke vraag om te beantwoorden.”