星罗棋布：不一致的恒星年龄测量方法

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翻译：杨幸允

校对：牧夫校对组

编排：陈宏宇

后台：朱宸宇

https://aasnova.org/2025/06/04/star-crossed-clusters-when-ages-are-at-odds/

疏散星团NGC 6791中恒星的特写。图片来源：美国国家航天局（NASA）、欧洲空间局（ESA）和空间望远镜研究所（STScI）的L·本丁（L. Bendin）

有不止一种测量星团中恒星年龄的方法，但不同方法的结果是否一致呢？

判断年龄

恒星的年龄是很多天文学领域中的重要数据，这些领域涵盖了从恒星本身到围绕着它们运行的行星以及由它们组成的星系。不过测量恒星年龄是一件麻烦事。测量星团中恒星的年龄相对 “容易”一些：假设一个星团中的所有恒星都是在同一时间从相同的物质中诞生的，那么天文学家就可以用等龄线（isochrones）——描述一群年龄相同的恒星的温度和光度的理论曲线——来确定星团中恒星的年龄。

年龄不同的星团的等龄线。图片来源：伊万·拉米雷斯（Ivan Ramirez）

不过大多数恒星并不在星团中；要测量在星系中独自游荡的恒星或一小群恒星的年龄，天文学家必须使用其他方法。其中一种是星震学（asteroseismology）：测量恒星亮度的变化或其表面因内部声波反弹而产生的活动。星震学可以揭示关于恒星内部结构、组成和年龄的重要信息，但是天文学家们目前还不清楚星震学年龄估算与针对性星团的成熟的等龄线拟合方法相比如何。

测量方法对决

为了研究这些方法之间的区别，佛罗里达大学的杰米·塔亚尔（Jamie Tayar）和怀俄明大学的梅雷迪思·乔伊斯（ Meridith Joyce）比较了星震学和等龄线拟合法对七个被详细研究的疏散星团和球状星团的年龄估算。他们的研究团队在文献中查阅了红巨星的星震学数据；这些数据通常用于银河系历史和演化的校准研究中。他们还通过等龄线拟合法的文献中为每个星团找到了一个有代表性的年龄。

七个被详细研究的星团的星震学年龄与等龄线拟合年龄之间的差别。灰色圆圈表示单个恒星的星震学数据；红心表示它们的中位数。底部的图片显示了星震学数据的离散度的非对称性。图片来源：塔亚尔和乔伊斯（2025）。

虽然在许多星团中，通过星震学得到的年龄的中位数与等龄线拟合的年龄相近，但是研究团队发现每个星团中恒星的星震学年龄离散程度很大。这种离散程度远大于星震学测量的不确定度或使用不同模型所产生的不确定度。

此外，七个样本中有两个样本的中位数年龄与等龄线拟合的星团年龄相差很大。对于这两个星团，尤其是数据精准的疏散星团 NGC 6819，星震学年龄和等龄线拟合的星团年龄有可能存在系统性偏差——要进一步研究这种可能性，天文学家们需要使用同一个天文台和统一的分析流程进行专门的星震学观测。

年龄不一致

星震学年龄正越来越多地被应用于测量银河系历史和校对其他测龄方法中。那当星震学结果与等龄线拟合的年龄存在显著的差异甚至系统性偏差时，这意味着什么呢？

这可能意味着星震学测量需要进被一步研究和校准才能达到星系考古学所需的精确度。这项工作的一部分可能涉及对吸积或并合这种双星活动的研究；这些过活动能会改变单个恒星的质量，从而影响它们被推测的年龄。这些工作可以从过去、现在和未来的数据集中解锁成千上万的恒星年龄数据，帮助天文学家们研究从单个恒星及其行星到整个星系的历史。

论文原文：

https://doi.org/10.3847/2041-8213/adcd6f

责任编辑：郭皓存

牧夫新媒体编辑部

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