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天文學(xué)家使用美國(guó)宇航局的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡組裝了這張哈勃超深空2014照片。(圖片來(lái)源:uux.cn/美國(guó)國(guó)家航空航天局、學(xué)家星和歐空局、何知恒星H. Teplitz和m . Rafelski(IPAC/加州理工學(xué)院)、道行的年A. Koekemoer(科技科學(xué)研究院)、天文R. Windhorst(亞利桑那州立大學(xué))和Z. Levay(科技科學(xué)研究院))
（神秘的學(xué)家星和地球uux.cn）據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)（亞當(dāng)·博加塞）：Adam Burgasser是加州大學(xué)圣地亞哥分校的天文學(xué)和天體物理學(xué)教授，也是何知恒星一名觀測(cè)天體物理學(xué)家，研究最冷的道行的年恒星、褐矮星和太陽(yáng)系外行星。天文
測(cè)量行星和恒星的學(xué)家星和年齡有助于科學(xué)家了解它們何時(shí)形成以及如何變化——對(duì)于行星來(lái)說(shuō)，生命是何知恒星否有時(shí)間在其上進(jìn)化。
不幸的道行的年是，太空中的天文物體很難測(cè)量年齡。
像太陽(yáng)這樣的學(xué)家星和恒星在數(shù)十億年里保持著相同的亮度、溫度和大小。何知恒星像溫度這樣的行星屬性通常是由它們圍繞的恒星決定的，而不是由它們自身的年齡和演化決定的。
確定一顆恒星或行星的年齡可能就像猜測(cè)一個(gè)從童年到退休看起來(lái)一模一樣的人的年齡一樣困難。
推測(cè)一個(gè)明星的年齡
幸運(yùn)的是，隨著時(shí)間的推移，恒星的亮度和顏色會(huì)發(fā)生微妙的變化。通過(guò)非常精確的測(cè)量，天文學(xué)家可以將恒星的這些測(cè)量值與數(shù)學(xué)模型進(jìn)行比較，這些模型可以預(yù)測(cè)恒星變老后會(huì)發(fā)生什么，并據(jù)此估計(jì)年齡。
恒星不僅會(huì)發(fā)光，還會(huì)旋轉(zhuǎn)。隨著時(shí)間的推移，它們的旋轉(zhuǎn)速度會(huì)減慢，類似于紡車遇到摩擦?xí)r的速度。通過(guò)比較不同年齡恒星的旋轉(zhuǎn)速度，天文學(xué)家已經(jīng)能夠建立恒星年齡的數(shù)學(xué)關(guān)系，這種方法被稱為陀螺年代學(xué)。
天文學(xué)家如何知道行星和恒星的年齡？

研究人員估計(jì)太陽(yáng)已經(jīng)有45.8億歲了。(圖片來(lái)源:uux.cn/NASA)
恒星的自轉(zhuǎn)也會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場(chǎng)，并產(chǎn)生磁活動(dòng)，例如恒星耀斑——恒星表面發(fā)生的強(qiáng)大的能量和光爆發(fā)。恒星磁場(chǎng)活動(dòng)的穩(wěn)定下降也有助于估計(jì)其年齡。
一種更先進(jìn)的確定恒星年齡的方法被稱為星震學(xué)，或稱星震學(xué)。天文學(xué)家研究由穿過(guò)恒星內(nèi)部的波引起的恒星表面的振動(dòng)。年輕恒星的振動(dòng)模式與年老恒星不同。通過(guò)使用這種方法，天文學(xué)家估計(jì)太陽(yáng)的年齡為45.8億歲。
拼湊一個(gè)星球的年齡
在太陽(yáng)系中，放射性核素是確定行星年代的關(guān)鍵。這些特殊的原子會(huì)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)緩慢釋放能量。作為自然時(shí)鐘，放射性核素幫助科學(xué)家確定各種事物的年齡，從巖石到骨頭和陶器。
利用這種方法，科學(xué)家們確定了已知最古老的隕石年齡為45.7億歲，與太陽(yáng)的星地震學(xué)測(cè)量值45.8億歲幾乎相同。地球上已知最古老的巖石年齡略年輕，為44億年。同樣，阿波羅任務(wù)期間從月球帶回的土壤的放射性核素年齡高達(dá)46億年。
天文學(xué)家如何知道行星和恒星的年齡？

月球表面的環(huán)形山。(圖片鳴謝:uux.cn/Tomekbudujedomek/Moment via Getty Images)
雖然研究放射性核素是測(cè)量行星年齡的一種強(qiáng)有力的方法，但它通常需要手里有一塊石頭。通常，天文學(xué)家只有一張行星的照片。天文學(xué)家經(jīng)常通過(guò)計(jì)算隕石坑來(lái)確定像火星或月球這樣的巖石太空物體的年齡。舊的表面比新的表面有更多的隕石坑。然而，水、風(fēng)、宇宙射線和火山熔巖流的侵蝕會(huì)抹去早期撞擊的證據(jù)。
老化技術(shù)對(duì)像木星這樣表面深埋的巨行星不起作用。然而，天文學(xué)家可以通過(guò)計(jì)算其衛(wèi)星上的環(huán)形山或研究其散射的某些類別隕石的分布來(lái)估計(jì)其年齡，這與巖石行星的放射性核素和環(huán)形山方法一致。
以目前的技術(shù)，我們還不能直接測(cè)量太陽(yáng)系外行星的年齡。
這些估計(jì)有多準(zhǔn)確？
我們自己的太陽(yáng)系為準(zhǔn)確性提供了最好的檢查，因?yàn)樘煳膶W(xué)家可以將地球、月球或小行星上巖石的放射性核素年齡與太陽(yáng)的星震年齡進(jìn)行比較，這些年齡非常匹配。
像昴宿星或半人馬座歐米伽星這樣的星團(tuán)中的恒星被認(rèn)為幾乎都是在同一時(shí)間形成的，所以這些星團(tuán)中單個(gè)恒星的年齡估計(jì)應(yīng)該是相同的。在一些恒星中，天文學(xué)家可以在它們的大氣中檢測(cè)到鈾等放射性核素——一種在巖石和土壤中發(fā)現(xiàn)的重金屬——這已被用于通過(guò)其他方法檢查年齡。
天文學(xué)家認(rèn)為行星與其宿主恒星的年齡大致相同，因此改進(jìn)確定恒星年齡的方法也有助于確定行星的年齡。通過(guò)研究細(xì)微的線索，有可能對(duì)一顆恒星的年齡做出有根據(jù)的猜測(cè)。
這篇文章是在知識(shí)共享許可下轉(zhuǎn)載自《對(duì)話》。

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天文學(xué)家如何知道行星和恒星的年齡？

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