Het verleden en de toekomst van de zon

Door sterren met een vergelijkbare massa en samenstelling te identificeren, kunnen astronomen zien hoe onze zon in de toekomst zal evolueren. Alle eer gaat naar ESA's star mapping Gaia-missie.

De database van Gaia's derde grote gegevensrelease (DR3) onthulde de intrinsieke eigenschappen van honderden miljoenen sterren, waaronder hoe heet ze zijn, hoe groot ze zijn en welke massa ze bevatten.

In die tijd concentreerden astronomen zich op het categoriseren van het uiterlijk van 'spectraallijnen'. Deze zwarte lijnen zijn te zien in de prisma-gespleten regenboog van kleuren die het resultaat is van een ster. 

De sterren werden gerangschikt in een spectrale classificatievolgorde op basis van de intensiteit van deze spectraallijnen. Later werd ontdekt dat de temperatuur van de sterren rechtstreeks verband hield met deze opstelling. Er is een aparte classificatie gemaakt op basis van de breedte van specifieke spectraallijnen. Dit bleek uiteindelijk verband te houden met de schittering en de leeftijd van een ster.

Deze twee kenmerken kunnen worden verbonden om elke ster in de te plotten Universum op één schema. Het is bekend geworden als het Hertzsprung-Russell (HR)-diagram en is een van de pijlers van de astrofysica. Een HR-diagram geeft de intrinsieke helderheid van een ster weer ten opzichte van de effectieve oppervlaktetemperatuur. Door dit te doen, laat het zien hoe sterren in de loop van hun lange leven veranderen.

Hoewel de massa van de ster tijdens zijn leven relatief weinig verandert, variëren de temperatuur en grootte van de ster aanzienlijk naarmate deze ouder wordt. Deze veranderingen worden aangedreven door het type kernfusiereacties dat op dat moment in de leiding plaatsvindt.

Astronomen kamden de gegevens uit op zoek naar de meest nauwkeurige sterrenwaarnemingen die het ruimtevaartuig kon bieden.

Orlagh Creevey, Observatoire de la Côte d'Azur, Frankrijk, zei: "We wilden een zuivere steekproef van sterren hebben met zeer nauwkeurige metingen."

Ze richtten zich vooral op sterren met oppervlaktetemperaturen tussen 3000K en 10 000K omdat dit de langstlevende sterren in de zijn Galaxy en kan zo de geschiedenis van de Melkweg onthullen. Bovendien zijn deze sterren veelbelovende kandidaten voor het vinden van exoplaneten, omdat ze in grote lijnen lijken op de zon, die een oppervlaktetemperatuur van 6000K heeft.

Vervolgens filterden astronomen het monster alleen om die sterren te tonen met dezelfde massa en chemische samenstelling als de Zon. Omdat ze de leeftijd lieten verschillen, trokken de sterren die ze selecteerden een lijn over het HR-diagram die de evolutie van onze zon van het verleden naar de toekomst weergeeft. Het onthulde hoe onze ster zijn temperatuur en helderheid zou variëren naarmate hij ouder wordt.

Uit deze analyse blijkt duidelijk dat onze zon zijn piektemperatuur zal bereiken op ongeveer 8 miljard jaar oud, waarna hij zal afkoelen en groter zal worden, en rond de 10-11 miljard jaar oud zal veranderen in een rode reuzenster. Na deze fase zal de zon het einde van haar bestaan ​​naderen wanneer ze uiteindelijk verandert in een dim witte dwerg.

Orlagh zei, "Het vinden van sterren die op de zon lijken, is essentieel om te begrijpen hoe we in het grotere heelal passen. Als we onze eigen zon niet begrijpen - en er zijn veel dingen die we er niet over weten - hoe kunnen we dan verwachten dat we alle andere sterren die deel uitmaken van onze prachtige Melkweg zullen begrijpen."

"Het is een bron van enige ironie dat de zon onze dichtstbijzijnde, meest bestudeerde ster is, maar de nabijheid ervan dwingt ons om hem te bestuderen met compleet andere telescopen en instrumenten dan die waarmee we naar de rest van de sterren kijken. Dit komt omdat de zon zoveel helderder is dan de andere sterren. We kunnen deze waarnemingskloof overbruggen door soortgelijke sterren als de zon te identificeren, maar deze keer met vergelijkbare leeftijden.”

Wetenschappers identificeerden zonne-analogen in de Gaia-gegevens door te zoeken naar sterren met temperaturen, oppervlaktezwaartekracht, composities, massa's en stralen die allemaal vergelijkbaar zijn met de huidige zon. Ze vonden 5863 sterren die aan hun criteria voldeden.

Gaia heeft nu de doellijst gemaakt, zodat anderen er dieper in kunnen graven. Ze willen onder meer weten of alle zonne-analogen planetaire systemen hebben die vergelijkbaar zijn met de onze. Draaien alle zonne-analogen met dezelfde snelheid als de zon?

Orlagh zei, “Met data release 3 heeft Gaia's uiterst nauwkeurige instrumentatie het mogelijk gemaakt om de stellaire parameters van meer sterren nauwkeuriger dan ooit tevoren te bepalen. En die nauwkeurigheid zal doorklinken in vele andere studies. Het nauwkeuriger kennen van sterren kan bijvoorbeeld helpen bij het bestuderen van sterrenstelsels, waarvan het licht de samensmelting is van miljarden individuele sterren. '

"De Gaia-missie heeft overal in de astrofysica geraakt."

"Dus het zal vrijwel zeker niet alleen het verleden en de toekomst van de zon zijn die dit werk helpt verlichten."