Stellar Spin révèle les anniversaires des stars

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Cette impression d'artiste d'une « horloge cosmique » illustre comment les astronomes ont utilisé la rotation stellaire pour mesurer l'âge des étoiles dans un amas d'étoiles vieux de 2,5 milliards d'années. (Crédit image : Michael Bachofner)



À l'aide du vaisseau spatial Kepler de la NASA, chasseur de planètes, les scientifiques ont affiné leur capacité à déterminer l'âge des étoiles individuelles en mesurant la masse des objets et leur vitesse de rotation.



'Notre objectif est de construire une horloge capable de mesurer avec précision l'âge des étoiles à partir de leurs spins', a déclaré l'auteur principal Soren Meibom, du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), dans un communiqué. Les nouvelles découvertes ont été présentées lors d'une conférence de presse lors de la 225e réunion d'hiver de l'American Astronomical Society (AAS) la semaine dernière à Seattle.

'Nous avons fait un autre pas en avant important dans la construction de cette horloge', a ajouté Meibom. [ La rotation des étoiles ralentit avec le temps, révélant l'âge (vidéo) ]



L'âge n'est rien d'autre qu'un nombre

Déterminer l'âge d'une star n'est pas aussi simple que de compter les bougies sur son gâteau d'anniversaire. Mais comprendre l'âge stellaire est crucial pour déterminer comment les phénomènes astronomiques impliquant les étoiles et leurs compagnons progressent au fil du temps.

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Il est plus facile de déterminer l'âge d'une jeune étoile car elle tourne plus rapidement et a des taches stellaires plus grandes.(Crédit image : David A. Aguilar (CfA))



Une façon de déterminer l'âge d'une étoile est de calculer à quelle vitesse elle tourne. Au fil du temps, la rotation d'une étoile ralentit régulièrement. La vitesse à laquelle il tourne est également liée à sa masse ; les étoiles plus grosses et plus lourdes tournent plus vite que les plus petites et plus légères. Meibom et ses collègues ont découvert des relations étroites entre la masse, le spin et l'âge. En mesurant les deux premiers attributs, les scientifiques peuvent déterminer le troisième, ont déclaré les membres de l'équipe d'étude.

'Nous avons découvert que la relation entre la masse, le taux de rotation et l'âge est désormais suffisamment bien définie par des observations pour que nous puissions obtenir l'âge des étoiles individuelles à 10 % près', co-auteur Sydney Barnes, de l'Institut Leibniz d'astrophysique en Allemagne. , dit dans la même déclaration .

En 2003, Barnes a proposé la méthode de corrélation des trois caractéristiques, l'appelant « gyrochronologie » des mots grecs « gyros » (rotation), « chronos » (temps ou âge) et « logos » (étude).



En plus d'aider les scientifiques à comprendre les processus astronomiques, l'apprentissage de l'âge d'une étoile peut également aider à la recherche de vie au-delà du système solaire, ont déclaré les chercheurs. Il a fallu plusieurs milliards d'années pour qu'une vie complexe se développe sur Terre. Une horloge stellaire précise permet aux scientifiques d'identifier des étoiles hébergeant des planètes aussi vieilles ou plus anciennes que le soleil.

Les étoiles tachetées

Comme les taches solaires sur le soleil, les étoiles lointaines hébergent des taches sombres à leur surface appelées taches stellaires. Ces marques voyagent à travers les étoiles lors de leur rotation, provoquant une légère atténuation de la lumière produite par les étoiles.

Alors que les taches solaires sont relativement faciles à mesurer depuis la Terre, les étoiles restent des points lumineux brillants, de sorte que leurs taches stellaires ne sont pas directement visibles. Au lieu de cela, les astronomes attendent que l'étoile s'assombrisse légèrement lorsqu'une tache traverse sa surface, puis s'éclaire à nouveau lorsque la tache solaire tourne hors de la surface visible. Les changements de luminosité peuvent être difficiles à détecter. En moyenne, une étoile s'assombrit de moins de 1% et les taches stellaires peuvent prendre des jours pour se déplacer à la surface, ont déclaré les chercheurs.

Mais Kepler était à la hauteur du défi. Le vaisseau spatial est conçu pour détecter de minuscules baisses de luminosité, qui peuvent également être causées par des planètes traversant le

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Il est plus difficile de déterminer l'âge d'une étoile plus âgée parce qu'elle tourne plus lentement et a des taches stellaires plus petites.(Crédit image : David A. Aguilar (CfA))

visage de leurs stars hôtes. Les observations de Kepler sur la luminosité stellaire ont permis à l'équipe de faire des mesures précises pour affiner leurs calculs.

Pour mesurer les liens entre les trois caractéristiques, l'équipe a pointé des étoiles de Keplerat avec des âges préalablement calculés pour déterminer les taux de rotation des objets. Dans des travaux antérieurs, les scientifiques avaient étudié un amas d'étoiles vieilles d'un milliard d'années ; la nouvelle étude ciblait NGC 6819, un amas vieux de 2,5 milliards d'années, améliorant considérablement la tranche d'âge stellaire des étoiles de l'étude.

'Les étoiles plus âgées ont des taches moins nombreuses et plus petites, ce qui rend leurs périodes plus difficiles à détecter', a déclaré Meibom.

L'équipe a ciblé 30 étoiles qui abritaient de 80 à 140 pour cent des masse du soleil . Leurs tours variaient de 4 à 23 jours, par rapport à la rotation de 26 jours du soleil.

Les huit étoiles de NGC 6819 qui ressemblent le plus au soleil ont une rotation moyenne de 18,2 jours, ce qui suggère que l'étoile terrestre avait une rotation similaire il y a 2 milliards d'années, alors qu'elle avait 2,5 milliards d'années.

L'équipe a ensuite déterminé lequel de plusieurs modèles informatiques existants qui calculaient la rotation des étoiles en fonction de leur masse et de leur âge correspondait le mieux aux observations des chercheurs.

'Maintenant, nous pouvons dériver des âges précis pour un grand nombre d'étoiles de champ froid dans notre galaxie en mesurant leurs périodes de spin', a déclaré Meibom. 'Il s'agit d'un nouvel outil important pour les astronomes qui étudient l'évolution des étoiles et de leurs compagnons, et qui peut aider à identifier des planètes suffisamment vieilles pour qu'une vie complexe ait évolué.'

En plus d'être présentée à l'AAS, la nouvelle étude a été publiée en ligne dans la revue Nature .

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