Een team van astrofysici onder leiding van Núria Miret-Roig van de Universiteit van Wenen ontdekte dat twee methoden om de leeftijd van sterren te bepalen verschillende dingen meten: isochronometrie kan de geboortedatum van een ster bepalen, terwijl dynamische tracking het tijdstip kan opleveren waarop een ster "het nest verlaat", wat in de bestudeerde cluster ongeveer 5,5 miljoen jaar later is. Het onderzoek, dat de vroegste levensfasen van een ster zou kunnen bepalen, wordt nu gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Astronomy.

Afbeelding van de Rho Ophiuchi-wolk, het dichtstbijzijnde stervormingsgebied bij de aarde. Uit dit onderzoek blijkt dat de pasgeboren sterren in Rho Ophiuchi nog niet zijn gescheiden en dat de inheemse wolken ze nog steeds bij elkaar houden. Bron: NASA, ESA, CSA, STScI, Klaus Pontoppidan (STScI)

De leeftijd van sterren is een fundamentele parameter in de astrofysica, maar blijft relatief moeilijk te meten. De beste benadering tot nu toe zijn zogenaamde sterrenhopen, groepen sterren van dezelfde leeftijd die een gemeenschappelijke oorsprong delen. Een onderzoek door het Instituut voor Astrofysica van de Universiteit van Wenen analyseerde de leeftijd van zes relatief jonge sterrenhopen.

Uit de studie bleek dat de twee meest betrouwbare methoden om de leeftijd van sterren te bepalen – isochronometrie en dynamische tracking – systematische en consistente verschillen vertonen: volgens dynamische tracking is elke ster ongeveer 5,5 miljoen jaar jonger dan isochronometrie.

‘Dit laat zien dat de twee meetmethoden verschillende dingen meten’, legt Nouria Miret-Roy uit, de eerste auteur van het onderzoek en astrofysicus aan de Universiteit van Wenen. Volgens de nieuwe studie begint de isochrone ‘klok’ te tikken wanneer sterren ontstaan, terwijl de dynamische retroactieve ‘klok’ pas begint te tikken wanneer de sterrenhoop begint uit te zetten nadat ze de moederwolk heeft verlaten.

‘Deze ontdekking heeft belangrijke implicaties voor ons begrip van stervorming en stellaire evolutie, inclusief de vorming van planeten en sterrenstelsels, en opent ons voor nieuwe perspectieven op de chronologie van stervorming. We kunnen bijvoorbeeld de lengte schatten van de zogenaamde ‘ingebedde fase’ waarin de babyster in de moedergaswolk blijft’, legt co-auteur João Alves, professor aan de Universiteit van Wenen, uit.

Meten hoe lang babysterren in hun nest blijven

"Het leeftijdsverschil tussen de twee methoden vertegenwoordigt een nieuw en broodnodig instrument voor het kwantificeren van de vroegste levensfasen van een ster", aldus Alves. "We kunnen het specifiek gebruiken om te meten hoe lang het duurt voordat een kleine ster zijn nest verlaat."

De metingen werden mogelijk gemaakt door de combinatie van gegevens met hoge resolutie afkomstig van de Gaia Special Mission en terrestrische radiale snelheden (bijvoorbeeld uit de APOGEE-catalogus). Miret-Roig legt uit: ‘Deze combinatie stelt ons in staat de geboorteplaats van sterren te traceren met driedimensionale snelheidsnauwkeurigheid. Nieuwe en aankomende spectroscopische onderzoeken zoals WEAVE, 4MOST en SDSS-V zullen ons in staat stellen dergelijke onderzoeken uit te voeren in de hele zonneomgeving.’

raadselachtige verschillen

Miret-Roig zei: ‘Astronomen maken al gebruik van isochrone leeftijden zolang we weten hoe sterren werken, maar deze leeftijden waren afhankelijk van het specifieke stellaire model dat we gebruikten. Nu stellen de hoogwaardige gegevens van de Gaia-satelliet ons in staat om leeftijden dynamisch te meten, onafhankelijk van het stellaire model, en we zijn erg blij dat de twee klokken gesynchroniseerd zijn. Tijdens de berekeningen kwamen echter consistente en raadselachtige verschillen naar voren tussen de twee methoden voor het bepalen van de leeftijd. Uiteindelijk kwamen we op het punt waar we de discrepantie niet langer konden toeschrijven aan waarnemingsfouten – toen beseften we dat de twee klokken waarschijnlijk twee verschillende dingen maten.”

In deze studie analyseerde het team zes nabijgelegen jonge sterrenhopen (490 lichtjaar verwijderd en 50 miljoen jaar oud). De inbeddingsfase bleek een tijdschaal te hebben van ongeveer 5,5 miljoen jaar (plus of min 1,1 miljoen jaar), waarschijnlijk afhankelijk van de massa van de cluster en de hoeveelheid stellaire feedback.

Miret-Roig hoopt deze nieuwe techniek toe te passen op andere jonge en nabijgelegen sterrenhopen, wat hopelijk zal leiden tot nieuwe inzichten in het stervormingsproces en de driftscheiding van sterren: "Ons werk maakt de weg vrij voor toekomstige stervormingsstudies en biedt een duidelijker begrip van de evolutie van sterren en sterrenhopen. Dit is een belangrijke stap in ons begrip van het vormingsproces van de Melkweg en andere sterrenstelsels."

Samengestelde bron: ScitechDaily