Estimativa de idade estelar - Stellar age estimation
Vários métodos e ferramentas estão envolvidos na estimativa da idade estelar , uma tentativa de identificar, com níveis razoáveis de confiança, qual é a idade de uma estrela. Esses métodos incluem modelos evolutivos estelares , participação em um determinado agrupamento ou sistema estelar , adequação da estrela ao sistema padrão de classificação espectral e de luminosidade e a presença de um disco protoplanetário , entre outros. Quase todos os métodos de determinação da idade requerem o conhecimento da massa da estrela, que pode ser conhecida por vários métodos. Nenhum método individual pode fornecer resultados precisos para todos os tipos de estrelas.
Aumento de luminosidade e o diagrama de Hertzsprung-Russell
À medida que as estrelas envelhecem, sua luminosidade aumenta a uma taxa apreciável. Dada a massa da estrela, pode-se usar essa taxa de aumento da luminosidade para determinar a idade da estrela. Esse método só funciona para calcular a idade estelar na sequência principal , porque em estágios evolutivos avançados da estrela, como o estágio de gigante vermelha , a relação padrão para a determinação da idade não é mais válida. No entanto, quando se pode observar uma estrela gigante vermelha com massa conhecida, pode-se calcular o tempo de vida da sequência principal, e assim a idade mínima da estrela é conhecida, uma vez que ela está em um estágio avançado de sua evolução. Como a estrela passa apenas cerca de 1% de sua vida total como gigante vermelha, este é um método preciso para determinar a idade.
Estimativa da idade estelar das estrelas
Várias propriedades das estrelas também podem ser usadas para determinar sua idade. Por exemplo, o sistema Eta Carinae está emitindo grandes quantidades de gás e poeira. Essas enormes explosões podem ser usadas para inferir que o sistema estelar está chegando ao fim de sua vida e explodirá como uma supernova em um período relativamente curto de tempo astronômico. Estrelas muito grandes como VY Canis Majoris , uma das maiores estrelas conhecidas , junto com NML Cygni , VX Sagittarii e Trumpler 27-1, todas têm raios maiores do que o raio orbital médio de Júpiter no Sistema Solar , mostrando que são em estágios evolutivos extremamente tardios. Betelgeuse, em particular, deve morrer em uma explosão de supernova nos próximos milhões de anos.
Assim como os cenários de estrelas supermassivas lançando violentamente suas camadas externas antes de morrer, outros exemplos podem ser encontrados das propriedades das estrelas que ilustram sua idade. Por exemplo, as variáveis cefeidas têm um padrão característico em suas curvas de luz , cuja taxa de repetição depende da luminosidade da estrela. Como as variáveis cefeidas são um estágio evolutivo relativamente curto no ciclo de vida das estrelas, e o conhecimento da massa da estrela permite que ela seja rastreada em seu caminho evolutivo, pode-se estimar a idade da variável cefeida.
Propriedades estelares excepcionais que permitem uma estimativa da idade não se limitam a estágios evolutivos avançados. Quando uma estrela de massa aproximadamente solar exibe variabilidade T Tauri , os astrônomos podem localizar a idade da estrela como sendo anterior ao início da fase da sequência principal da vida da estrela. Além disso, estrelas pré-sequência principal mais massivas podem ser estrelas Herbig Ae / Be . Se uma estrela anã vermelha está emitindo chamas estelares imensas e raios-x , pode-se calcular que a estrela está em um estágio inicial de sua vida de sequência principal, após o qual se tornará menos variável e se tornará estável.
Associação em um sistema ou agrupamento de estrelas
Ser membro de um aglomerado de estrelas ou sistema de estrelas permite a atribuição de idades aproximadas a um grande número de estrelas presentes nele. Quando se pode determinar a idade das estrelas por outros métodos, como os listados acima, pode-se identificar a idade de todos os corpos em um sistema. Isso é especialmente útil em aglomerados de estrelas que exibem uma grande variedade de massas estelares, estágios evolutivos e classificações. Embora não seja totalmente independente das propriedades das estrelas no aglomerado, sistema ou outra associação de estrelas de tamanho razoável, um astrônomo precisaria apenas de uma amostra representativa de estrelas para determinar a idade do aglomerado, em vez de encontrar meticulosamente a idade de cada estrela do cluster por meio de outras propriedades.
Além disso, saber a idade de um membro de um sistema estelar pode ajudar a determinar a idade desse sistema. Em um sistema estelar, as estrelas quase sempre se formam ao mesmo tempo que as outras e, dada a idade de uma estrela, a idade de todas as outras pode ser conhecida.
No entanto, este método não funciona para galáxias . Essas unidades são muito maiores e não são meramente uma criação única de estrelas que permite que sua idade seja determinada dessa maneira. A criação de estrelas em uma galáxia ocorre ao longo de bilhões de anos, embora a produção de estrelas possa ter cessado há muito tempo (ver galáxia elíptica ). As estrelas mais antigas de uma galáxia só podem definir uma idade mínima para a galáxia (quando a formação das estrelas começou), mas de forma alguma determinam a idade real.
Presença de um disco protoplanetário
Junto com outros fatores, a presença de um disco protoplanetário define um limite máximo para a idade das estrelas. Estrelas com discos protoplanetários são tipicamente jovens, tendo passado para a sequência principal há relativamente pouco tempo. Com o tempo, esse disco se aglutinaria para formar planetas , com o material restante sendo depositado em vários cinturões de asteróides e outros locais semelhantes. No entanto, a presença de planetas pulsares complica este método como um determinante da idade.
Girocronologia
A giro-cronologia é um método usado para determinar a idade das estrelas do campo medindo sua taxa de rotação e, em seguida, comparando essa taxa com a taxa de rotação do Sol, que serve como um relógio pré-calibrado para essa medição. Este método tem sido visto como um método mais preciso para a determinação de idades estelares do que outros métodos para estrelas de campo.