新模型揭示了垂死恒星的真实年龄

美国国家航空航天局哈勃太空望远镜上的宽视场行星相机2拍摄的白矮星

衰老的白矮星可能不愿向天文学家透露它们的真实年龄，但一项新的计算机模拟最终揭示了这样一种观念，即这种矮星可以通过发出更明亮的光来显得更年轻。

白矮星是恒星的残骸，它们几乎耗尽了最后的氢和氦燃料。天文学家可以根据白矮星逐渐消失的亮度来确定它们的年龄，并用它来估计周围星团的年龄。

领导这项新研究的西班牙加泰罗尼亚政治大学天体物理学家恩里克·加西亚·贝罗说：“白矮星会辐射掉它们储存的热能，因此它们会变冷。”

但与另一种测年方法相比，白矮星测年方法给出了更年轻的年龄估计，后者测量的是最古老的主序星的年龄，这些主序星仍然能够在其炽热的熔炉中进行核聚变。（恒星的主要序列是一个显示恒星颜色和亮度之间关系的情节，并显示有多少恒星随着年龄的增长而变化。）

一个白矮星多大了

这样的年龄差异特别突出，尤其是对于研究充分的星团NGC-6791来说。

主序列法将其出生年龄定为大约80亿年前，而白矮星法得出的年龄要小得多，只有60亿年。宇宙大约有137亿年的历史。

现在，Garcia Berro和他的同事开发的最新模型表明，白矮星年轻人的幻觉取决于引力势能的释放，引力势能会产生热量并延长冷却期。当元素在白矮星内沉淀或最终物理分离时，这种势能就会释放出来。

研究人员表示，一种名为neon-22的元素作为恒星烧氦阶段遗留下来的“灰烬之一”慢慢沉入白矮星内部。堆芯的更多冷却允许固体元素碳-12和氧-16分离。

Garcia Berro告诉太空网：“一旦有了neon-22沉淀和碳氧相分离，这两个过程都会释放出潜在的引力能。”“这减缓了冷却速度，使白矮星更加明亮。”

这项新研究的详细内容发表在5月13日的《自然》杂志上。

白矮星欺骗

因此，白矮星看起来更亮，看起来比它们的年龄更年轻。

这种效应对于富含金属的星团如NGC-6791来说显得更加重要。新模型更准确地指出白矮星的年龄约为80亿年，大约需要2亿年——这比主序列法给出的估计要好得多。

Garcia Berro解释说，尽管如此，该模型的修正可能会使其他星团的年龄变化5%到10%。

Garcia Berro的发现证明了他1987年发表在《自然》杂志上的博士论文的有效性。但他不得不等到科学观测和建模技术出现，并允许他测试自己对可疑的年轻白矮星的解释。

这一成功也使白矮星年龄估计成为天文学家了解不同星团进化时间的更可靠工具。死星最终会消失，但至少在日落大道的最后一次漫步中，它们可以散发出更真实的光芒。

Garcia Berro说：“重要的是，我们现在有了一个可靠且非常简单的计时器，可以测量宇宙时间尺度。”