Як астрономи визначають вік планет і зірок

Такі зірки, як Сонце, зберігають однакову яскравість, температуру і розмір упродовж мільярдів років. А властивості планет часто визначає зірка, навколо якої ті обертаються. Тож визначити вік зірки чи планети може бути так само важко, як вгадати вік людини, що виглядає абсолютно однаково з дитинства і до пенсії.

Як визначити вік зорі

І все ж, на щастя, зорі з часом непомітно змінюють свою яскравість і колір. Завдяки дуже точним вимірюванням астрономи можуть порівняти ці вимірювання з математичними моделями, які передбачають, що відбувається з зірками, і на основі цього оцінити їхній вік.

• Крім того, зірки обертаються і з часом їхнє обертання сповільнюється, подібно до того, як сповільнюється обертання дзиґи. Порівнюючи швидкості обертання зірок різного віку, астрономи змогли створити математичні залежності для визначення віку зірок – метод, відомий як гірохронологія.
• Обертання зорі також створює сильне магнітне поле і спричиняє магнітну активність, таку як зоряні спалахи – потужні сплески енергії та світла, що виникають на поверхні зорі. Постійне зниження магнітної активності зорі також може допомогти оцінити її вік.

Більш досконалий метод визначення віку зірок називається астероїдознавство, або зоряний струс. Астрономи вивчають вібрації на поверхні зірок, спричинені хвилями, які проходять через їхні надра. Молоді зорі мають інші вібраційні патерни, ніж старі. За цим методом астрономи оцінили вік Сонця – в 4,58 мільярда років.

Знімок Hubble Ultra Deep Field 2014 року / Зображення NASA

Складання віку планети

У Сонячній системі радіонукліди є ключем до визначення віку планет. Це особливі атоми, які повільно вивільняють енергію протягом тривалого часу. Як природний годинник, радіонукліди допомагають вченим визначати вік найрізноманітніших речей – від каміння до кісток і глиняного посуду.

• Використовуючи цей метод, вчені визначили, що найстаріший з відомих метеоритів має 4,57 мільярда років, що майже збігається з астероїдним віком Сонця. Найдавніші відомі гірські породи на Землі мають трохи менший вік – 4,40 мільярда років. Аналогічно, ґрунт, привезений з Місяця під час місій "Аполлон", мав радіонуклідний вік до 4,6 мільярда років.
• Хоча вивчення радіонуклідів є потужним методом вимірювання віку планет, він зазвичай вимагає наявності каміння в руках. Зазвичай же астрономи мають лише фотографію планети. Тому астрономи часто визначають вік кам'янистих космічних об'єктів, таких як Марс або Місяць, шляхом підрахунку їхніх кратерів. Старіші поверхні мають більше кратерів. Однак ерозія під дією води, вітру, космічного проміння і потоків лави з вулканів може стерти докази більш ранніх впливів.

Методи старіння не працюють для планет-гігантів, таких як Юпітер, які мають глибоко приховані поверхні. Однак астрономи можуть оцінити їхній вік, підраховуючи кратери на їхніх місяцях або вивчаючи розподіл певних класів розсіяних ними метеоритів, що узгоджується з радіонуклідними та кратерними методами для кам'янистих планет.

За оцінками дослідників, вік Сонця становить 4,58 мільярда років / Зображення NASA

Наскільки точними є ці оцінки

Наша Сонячна система забезпечує найкращу перевірку точності, оскільки астрономи можуть порівняти радіонуклідний вік гірських порід на Землі, Місяці чи астероїдах з астероїдознавчим віком Сонця, і вони дуже добре збігаються.

• Вважається, що зорі в таких скупченнях, як Плеяди або Омега Центавра, утворилися приблизно в один і той самий час, тому оцінки віку окремих зір у цих скупченнях повинні бути однаковими.
• В атмосферах деяких зірок астрономи можуть виявити радіонукліди, такі як уран, які використовуються для перевірки віку іншими методами.

Астрономи вважають, що планети мають приблизно такий самий вік, як і їхні зорі, тому вдосконалення методів визначення віку зорі допомагає визначити вік і планети. Тож вивчаючи тонкі підказки, можна зробити обґрунтоване припущення про вік космічних тіл.