• Monday June 17,2019

Die Datierung einer Kugel kann Ihnen einen Fall von Röntgen-Binärdateien geben

Anonim

Kugelsternhaufen sind eine Art astronomischer Objekte, die alle glücklich machen: Sie sind unglaublich schön zu beobachten, selbst in kleinen Teleskopen umwerfend; Und sie sind auch maßgeschneiderte Laboratorien, um die Entwicklung der Sterne zu untersuchen, in einer Umgebung, in der das Alter und die Interaktion von Sternen fast zu einfach sind.

Aber das letzte Stück ist in letzter Zeit auf ein Problem gestoßen. Es ist eine Falte aufgetaucht, die das Untersuchen von Kugelkugeln etwas komplizierter macht als bisher angenommen.

Globuläre Cluster (oder einfach GCs) sind grob kugelförmige Sammlungen von Hunderttausenden oder Millionen von Sternen, die von ihrer eigenen Schwerkraft zusammengehalten werden. Sie sehen ein bisschen wie Bienenstöcke aus, und tatsächlich umkreisen die einzelnen Sterne das Zentrum auf meist zufällig verteilten Wegen, sodass ein Zeitrafferfilm (über Millionen von Jahren) einer GC Sie stark an Bienen im Bienenstock erinnern würde.

Die Astronomen stellten schon früh fest, dass es den GCs anscheinend fehlte, an massiven Sternen zu fehlen. Bei näherer Betrachtung wurde festgestellt, dass alle Sterne über einer Cutoff-Masse verschwunden waren. Dies implizierte, dass eine GC aus einer Gaswolke auf einmal gebildet wird und alle Sterne gleichzeitig oder nahe genug eingeschaltet werden. Die Lebensdauer eines Sterns hängt von seiner Masse ab, und massereichere Sterne leben kürzer. Einige massereiche Sterne explodieren nach 10 Millionen Jahren, einige nach 100 Millionen. Eine GC, die älter ist als diese, wird diese Art von Sternen daher nicht enthalten. Sie sind alle gestorben.

Die Sonne wird zu einem roten Riesen, wenn sie ungefähr 12 Milliarden Jahre alt ist. Wenn Sie also keine sonnenähnlichen Sterne in einer GC sehen, müssen Sie wissen, dass sie älter als dieses Alter sein müssen. Durch die Beobachtung der Sterne in einer GC können wir uns ein Bild von ihrem Alter machen! Tatsächlich war dies vor einigen Jahren ein Problem: Die ältesten GCs schienen älter zu sein als das Universum selbst! Es stellte sich heraus, dass dies auf Astronomen zurückzuführen war, die das Alter des Universums nicht sehr gut kannten, und als die Zeit verging, stellten wir fest, dass das Universum älter war als der erste Gedanke (jetzt 13, 73 Milliarden Jahre alt) und das Paradoxon gelöst wurde .

Im Laufe der Zeit befinden sich die Sterne innerhalb einer GC-Umlaufbahn. Da sie so eng zusammengepackt sind, kommt es häufig zu Begegnungen zwischen zwei Sternen. Sie kommen nahe genug vorbei, um sich gegenseitig gravitativ zu beeinflussen und ihre Umlaufbahnen zu verändern. Wenn zwei Sterne unterschiedlicher Masse aneinander vorbeiziehen, gewinnt der Stern mit der niedrigeren Masse Energie, wodurch er auf eine größere Umlaufbahn gebracht wird, und der Stern mit der höheren Masse verliert Energie, wodurch er in die Mitte des Clusters fällt. Im Laufe der Zeit erhalten Sie eine "Massentrennung", wobei die kräftigen Sterne alle in der Mitte und die leichteren Sterne in die Vororte des Clusters verwiesen werden.

Nicht nur das, auch die Sterne in der Nähe des Zentrums können tatsächlich miteinander interagieren und miteinander verbunden werden, so dass sie binäre Sterne bilden. Das dauert jedoch Milliarden von Jahren. Zuerst müssen die Sterne in die Mitte fallen, und dann brauchen sie Zeit, um zu interagieren. Eine andere Möglichkeit, das Alter einer GC zu ermitteln, besteht darin, die Binärdateien im Kern zu betrachten. Dies wird als dynamisches Alter der GC bezeichnet - wie lange die Sterne miteinander interagieren - im Gegensatz zum tatsächlichen Alter der Sterne darin.

Binaries im Kern offenbaren sich durch Röntgenstrahlen. Sterne hoher Masse explodieren und hinterlassen Neutronensterne oder Schwarze Löcher. Wenn einer dieser Sterne einen normalen Stern umkreist, kann er Gas aus dem Stern absaugen und nach unten verschlingen, wodurch viele Röntgenstrahlen erzeugt werden (Einzelheiten finden Sie hier). Das Auffinden dieser Binärdateien ist also nicht besonders schwer: Richten Sie Ihr Röntgenteleskop auf eine GC und zählen Sie die Röntgenquellen in der Mitte hoch.

Astronomen nutzten dies kürzlich mit dem Chandra-Röntgenobservatorium. Und das Problem: In mehreren GCs fanden sie zu viele Röntgen-Binärdateien .

Chandra-Bild zweier GCs: NGC 6397 (links) und NGC 6121 (rechts); 6397 ist alt, hat aber weit mehr Binärdateien als erwartet, wodurch es jünger wirkt.

Wenn der GC jung ist, erwarten Sie nicht zu viele Binaries im Kern. Wenn es im mittleren Alter ist, sieht man ziemlich viele, wenn die Sterne in der Mitte interagieren, und wenn es alt ist, nimmt die Zahl wieder ab (wenn die normalen Sterne absterben und die Quelle der Röntgenstrahlen abgeschaltet wird) ). Die Astronomen fanden heraus, dass es in einigen Clustern, von denen angenommen wurde, dass sie wirklich alt sind (aufgrund des Alters, das durch den Blick auf die Sterne bestimmt wird), immer noch mehr Binärdateien gab als erwartet, als wären sie jünger .

Warum? Nun, das alles hängt auch davon ab, wie dicht die Kerne der GCs sind. Ein weniger dichter Kern sollte weniger Begegnungen zwischen Sternen haben und daher weniger Binärdateien. Aber eine ältere GC, von der erwartet wurde, dass sie nur wenige Binärdateien hat, hatte einige mehr als vorhergesagt. Mit anderen Worten, die Sterne selbst in dieser GC sind alt, aber der Kern scheint etwas unreifer zu sein.

Dies bedeutet, dass nicht nur das Alter die Anzahl der Binärdateien im Kern bestimmt und dass es sich nicht um die einfachen Labors handelt, von denen immer angenommen wurde. Höchstwahrscheinlich beeinflusst dies die Dinge nicht zu sehr; Sie können immer noch verwendet werden, um zu studieren, wie Sterne altern und interagieren, aber Sie müssen vorsichtig sein, wenn Sie in den Details stöbern. Wie üblich ist das Universum ein bisschen komplexer als wir normalerweise annehmen. Das Schöne daran ist jedoch auch, dass diese Komplexität offenbart werden kann und wir unsere Ideen überarbeiten können, um sie zu berücksichtigen.

Daher müssen Sie bei der Datierung von Himmelskörpern offensichtlich vorsichtig sein. Sie sehen von außen vielleicht älter aus, sind aber jünger und innen weniger reif.

Wenn es dort eine Lektion fürs Leben gibt, können Sie es gerne selbst bestimmen.


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