Одной из сложнейших задач в астрофизике является более-менее точное определении возраста отдельно взятой звезды. Это не касается самых молодых звезд, которые находятся внутри своих родительских облаков космической пыли и газа, в большей мере это относится к взрослым звездам, возраст и другие характеристики которых можно определить по их массе и яркости свечения. К сожалению, это лишь косвенные методы, дающие весьма приблизительные результаты. Но исследователи из Института астрономии Левенского католического университета (KU Leuven) разработали способ достаточно точного вычисления возраста взрослых звезд по создаваемым ими ультразвуковым волнам.
"Зародыш" будущей звезды, которым является уплотнение в облаке космического газа или пыли, за счет своей все увеличивающейся массы поглощает из окружающего пространства большое количество материи, переходя в стадию "подростка". Будущая звезда, под воздействием собственной гравитации, начинает сокращаться в размерах и уплотняться, что приводит к повышению ее температуры. Когда температура звезды достигает определенного значения, в ее недрах начинают идти реакции термоядерного синтеза, после чего в течение достаточно длительного времени размеры звезды и ее энергетический баланс стабилизируются. Такую звезду уже можно считать взрослой звездой и в таком состоянии она может находиться в течение многих миллиардов лет.
Входя во взрослый возраст, звезда на какое-то время обретает наибольшую яркость свечения за весь период ее существования, которая затем постепенно начинает снижаться. Это дает ученым возможность ориентировочно вычислить возраст звезды. Но такой метод работает хорошо лишь по отношению к взрослым звездам, находящимся в узком диапазоне массы, спектра и яркости их свечения. Конечно, существуют и другие методы определения возраста звезд, основанные на анализе количества материи, выбрасываемой звездой в окружающий космос, на анализе частоты вспышек и интенсивности генерируемого рентгеновского излучения. Эти метода, в свою очередь, работают хорошо по отношению к очень старым звездам, приближающимся к финальной точке их существования.
Исследователи из Левенского католического университета, возглавляемые доктором Констанце Цвинцем (Dr. Konstanze Zwintz), занимались изучением звезд в туманности NGC 2264. Ученые исследовали характеристики 34 звезд, о которых уже было известно, что их возраст не превышает 10 миллионов лет. Оказалось, что каждая из звезд, масса которых колебалась от одной до четырех масс Солнца, являлась источником ультразвуковых колебаний, порождавших ультразвуковые волны, распространяющиеся по их поверхности и в окружающих облаках космического газа.
"Поверхность звезд вибрирует благодаря звуковым волнам, возникающим в их глубинах" - рассказывает профессор Джейми Мэтьюс (Professor Jaymie Matthews), - "Эти колебания поверхности оказывают влияние на яркость свечения звезды, которая, как известно, напрямую зависит от возраста самой звезды. И данные наблюдений были подтверждены расчетными данными наших математических моделей".
Идея о том, что частота звуковой вибрации звезд изменяется с их возрастом, была высказана физиками-теоретиками уже достаточно давно. В недалеком прошлом эта теория считалась весьма спорной, но исследования группы доктора Цвинца подвели под теорию неопровержимую доказательную базу, основанную на данных непосредственного наблюдения за звездами.
"Наши наблюдения показали, что самые молодые звезды вибрируют с низкой частотой. Но по мере их взросления частота вибрации увеличивается" - рассказывает доктор Цвинц, - "Главным фактором, определяющим базовую частоту вибрации, является масса звезды, звезды с меньшей массой развиваются медленнее своих более массивных собратьев. И теперь у нас есть модель, при помощи которой мы можем весьма точно определить возраст звезды исходя из данных о ее массе и о частоте ее собственных колебаний".
В заключение стоит отметить, что все данные, использованные учеными, были собраны при помощи канадского космического аппарата MOST, европейского космического аппарата CoRoT и наземных астрономических инструментов Европейской южной обсерватории в Чили.