题目

如何知道恒星的年龄?

提问时间：2021-01-18

答案

简单来说,如果只是随便指定一颗恒星,天文学家还真没办法准确测定它的年龄,只能做个大概的估算.因为恒星在其一生长达90%的寿命中,都依靠核心处将氢合成氦的核聚变反应提供能量,整颗恒星处于一个相对稳定的所谓“主序星阶段”.打个比方来说,如果把恒星的一生算作是100年,那么有90年它看起来都是一样的,所以很难知道它到底有多大了.
恒星依靠内部的核聚变反应提供光和热,更重要的是提供能够与自身重力相抗衡的压力,支撑自己不至于坍缩.所以,当恒星核心处的氢燃料被消耗得差不多时,核聚变反应方式的改变就会改变恒星内部与引力抗衡的方式,从而在恒星的外观上表现出明显的变化.通常来说,恒星到了这个阶段,会膨胀成为红巨星或者红超巨星.所以,看到这样一颗恒星,就知道它至少已经有“90多岁”了.
当然,不同的恒星,寿命也有很大的区别.通常来说,恒星质量越大,内部贮存的氢燃料也就越多,所以想当然的,或许有人以为它们的寿命会比较长.但事实刚好相反,大质量恒星消耗氢燃料的速度更快,因此质量越大的恒星寿命越短,可能燃烧几千万年就撑不下去了,而质量较小的恒星由于懂得细水长流的道理,可以燃烧几十亿甚至上百亿年.
两个不同星团的赫罗图,不同的“拐点”提示了它们不同的年龄.
总之,只要对星团中大大小小许多不同的恒星进行观测,再把它们标在赫罗图上,确定恒星脱离主星序的拐点在哪里,天文学家就可以根据恒星演化模型,推算出这个星团的年龄.这是目前天文学家测定星团年龄的主要方法.
最后,或许有人会问,那太阳也不在星团之中,是孤零零的一颗恒星,我们又怎么把它的年龄确定在大约46亿年的呢?这是因为,我们身在太阳系中,除了太阳以外,我们还可以分析太阳系里的各类样品,包括千百万年来掉落在地球上的各种陨石.这些原本游荡在太阳系里的小天体都是在太阳系初期形成的.它们的年龄通过同位素衰变定年等方法精确测定之后,太阳的年龄也就确定了.
只不过,这种方法无法套用到遥远的其他恒星上,除非——我们能够飞到它们周围去采集样本.