Estrellas
De hecho, la más evidente observables en las estrellas que son (1) su aparente exceso de luminosidad, y (2) sus espectros (o incluso sólo los colores si usted sólo puede hacer fotometría). La edad tiene que ser inferido, y aquí es donde la modelización entra en juego.
La Vogt-Russell "teorema" es la suposición de que la masa inicial y la composición química de una estrella única determina sus características observables de todos los tiempos. Modelos estelares están construidos para una variedad de masas y de las composiciones, y son evolucionado de acuerdo a las ecuaciones de estructura estelar y evolución. Un número de suposiciones adicionales son generalmente impuestas, tales como
- Las estrellas están siempre muy cerca de equilibrio hidrostático (una excelente aproximación en la mayoría de los casos);
- Las estrellas son esféricamente simétrica, o en el peor de tener pequeñas perturbaciones de simetría esférica;
- La estrella está sentado solo en el vacío (aunque algunos modelos tienen un binario compañero o acreción en cuenta);
- El transporte de calor en convección regiones es captada adecuadamente por la mezcla de la longitud de la teoría;
sólo para nombrar unos pocos. A pesar de todos estos supuestos, el modelado es muy complicado, como es atestiguado por el tamaño y la complejidad de incluso 1D de la evolución estelar códigos.1
Los modelos pueden luego nos dicen lo que una estrella en particular se parece como una función del tiempo, y podemos invertir esta relación para inferir la edad como una función de las características observables. Por supuesto, tener más observables es mejor, y varias piezas importantes de información incluyen
- Absoluta luminosidad, que se han obtenido en un número de maneras, tales como el paralaje para el más cercano de los objetos;
- Las masas, como se puede deducir, por ejemplo, de sistemas de estrellas binarias;
- Estructura interna y modos de vibración, como se puede deducir a partir de los cambios en la superficie (astrosismología).
Poniendo todo esto junto, podemos obtener un sentido general para la edad de las estrellas. Sin embargo, hay muchas fuentes de incertidumbre. Por ejemplo, muchos de los parámetros de estos modelos se calibran con el Sol, y no hay garantía de que son los mismos en todas las estrellas. Por otra parte, muchas estrellas se sientan alrededor de miles de millones de años con muy poco cambio en las apariencias externas, y tan a menudo hay una gran variedad de edades que son consistentes con las características observables.
Para tener una idea de cómo el Sol se modela para moverse a través de la temperatura de la luminosidad del espacio (como representar en un diagrama HR), echa un vistazo a este vídeo de la UIUC. La línea morada es la secuencia principal - el lugar geométrico de los puntos de masa variable correspondiente a las estrellas que están en su núcleo de hidrógeno quemando etapas. Una vez que esta central de combustible se agota, el Sol se procederá muy rápidamente a través de las otras fases, tomando la temperatura de la luminosidad valores que no pueden ser expresadas por las estrellas de cualquier masa o composición en la secuencia principal.
Los cúmulos globulares
No pregunte específicamente sobre los cúmulos globulares, pero son una parte importante de la historia. Cualquiera consistirá en cientos de miles de estrellas, y estos se cree que todos han formado al mismo tiempo y con la misma composición. Como resultado, se puede ver la distribución de las estrellas y sus propiedades en una instantánea de una sola edad.
Podemos conseguir las edades de los cúmulos mucho mejor que las estrellas individuales, gracias a el ya mencionado hecho de que las estrellas de "apagar" la secuencia principal a una edad particular. Esta edad es un monótonamente decreciente de la función de masa, debido a que más de las estrellas masivas de grabar a través de su combustible mucho más rápido.2
Este video muestra la evolución de las ocho estrellas, de $1\ M_\odot$ $8\ M_\odot$en masa. Incluso un efecto más dramático se muestra en este video, que muestra $10{,}000$ estrellas con algunos bastante realista de la distribución inicial de las masas.
Para cualquier cúmulo globular, podemos trazar todas sus estrellas en un diagrama HR y, básicamente, tras la lectura de la edad desde el punto de giro. Como resulta, la mayoría de ellos son casi tan antiguos como el universo, la formación de menos de mil millones de años después del Big Bang. De hecho, esta medida provocó que los cosmólogos cierta preocupación en el medio del siglo xx, cuando algunos de los modelos para el universo subestimado su edad hasta el punto de que algunas agrupaciones parecía más antiguo que el universo mismo.
Las galaxias
Si quieres saber la cantidad de tiempo que ha pasado desde una galaxia particular formado, usted probablemente no va a tener una respuesta precisa. Como cúmulos globulares, galaxias son casi tan antiguos como el universo. A diferencia de los cúmulos globulares, que pueden evolucionar en lugar complejidad de las formas a través de las interacciones con su entorno. Por ejemplo, sabemos que hay corrientes de la "virgen," gas primordial (es decir, gas que no se ha enriquecido con elementos pesados por las estrellas) de caer en las galaxias. Al mismo tiempo, el material es expulsado debido a todo lo que de vientos estelares de las supernovas a chorros de agujeros negros supermasivos en las galaxias' de los centros. Por otra parte, las galaxias pueden, de hecho, de combinación, por lo que se convierte en claro lo que cuenta como el "nacimiento" de una galaxia.
En su lugar podría preguntar sobre el promedio de las edades de las estrellas en una galaxia, o incluso en las subsecciones de la galaxia. Si hubo una reciente estallido de formación estelar, no será suficiente enorme, caliente, estrellas azules, haciendo que la luz general en lugar de azul (como es a menudo el caso en las galaxias espirales). Si las nuevas estrellas no se forman en un tiempo, la masiva queridos que han muerto, dejando sólo rojizo estrellas para dominar la luz integrada. Este es esencialmente el mismo procedimiento que para los cúmulos globulares, excepto que son la proyección de la temperatura de luminosidad de los puntos en el eje de temperatura (ponderado por la luminosidad). La única otra capturas que
- La formación de estrellas podría haber ocurrido a lo largo del tiempo, en lugar de una sola ráfaga, así que usted tiene que asumir algún modelo de este, posiblemente con un par de parámetros ajustables;
- Usted tiene que asumir una masa inicial de la función - de una distribución de masas de estrellas recientemente formadas, que a menudo se postula a ser el mismo para todas las condiciones (un supuesto esperamos que no está demasiado mal).
Por otro lado, si usted sólo quiere saber "¿cuánto tiempo después del Big Bang, que fue esta galaxia en el estado en que actualmente veo?", entonces usted está en suerte. Si la galaxia es cercano suficiente para obtener un buen espectro, se pueden identificar las estrechas espectrales características que corresponden a las transiciones. El redshift $z$ está definido por
$$ 1 + z = \frac{\lambda_\mathrm{observed}}{\lambda_\mathrm{emitted}}. $$
Suponiendo que el desplazamiento al rojo es dominado por la expansión cosmológica, en lugar de la peculiar movimiento de ee.uu. o de la otra galaxia, entonces la edad del universo cuando la luz fue emitida está dada por
$$ t_\mathrm{emitted} = t_0 - \frac{1}{H_0} \int_0^z \frac{1}{(1+z')\sqrt{\Omega_{\Lambda,0}+\Omega_{\mathrm{m},0}(1+z')^3}} \ \mathrm{d}z'. $$
Los parámetros cosmológicos $t_0$ (la edad actual del universo), $H_0$, $\Omega_{\Lambda,0}$, e $\Omega_{\mathrm{m},0}$ son conocidos a partir de diversas fuentes, tales como el CMB, la agrupación de galaxias, o supernova encuestas.
En los casos de muy lejanos o débiles galaxias, los espectros no puede ser una opción. Uno puede hacer una similar pero más duro análisis utilizando diferentes bandas fotométricas para tratar de reconstruir el corrimiento hacia el rojo, pero esto depende de tener algunos a priori el conocimiento de lo que el total del espectro parece.
Así se puede conseguir "edades" de galaxias individuales. Trazado de las distribuciones de propiedades de las galaxias como funciones de edad muestra una complicada historia de cómo las galaxias se han cambiado a lo largo de miles de millones de años.
1 Véase, por ejemplo, de MESA, los archivos centrales de los cuales consisten en aproximadamente el $100{,}000$ líneas de código.
2 No es fácil de un factor de $10^4$ entre la secuencia principal vidas de los más pequeños frente a la más grande de las estrellas.
