9.3K
Анализ данных, собранных спутником ESA «Gaia», показал, что белые карлики, остатки звезд, подобных нашему Солнцу, начинают кристаллизоваться в какой-то момент их жизненного цикла, и многие из них уже обладают ядром из твердого кислорода и углерода. Это процесс подобен превращению воды в лед, но протекает при гораздо более высоких температурах. Результаты исследования представлены в журнале Nature.
«Получено первое прямое доказательство того, что белые карлики кристаллизуются или переходят из жидкого состояния в твердое. Эти объекты выдают определенные яркость и цвет. Обнаружение затвердевших белых карликов было предсказано пятьдесят лет назад, но лишь сегодня мы смогли их идентифицировать», – рассказывает Пьер-Эммануэль Трамбле, ведущий автор исследования из Уорикского университета (Великобритания).
Белые карлики – тлеющие и остывающие миллиарды лет космические «угольки», которые остаются после того, как красные гиганты сбрасывают свои внешние слои. Они являются одними из старейших звезд во Вселенной. Такие объекты невероятно полезны для астрономов, так как их предсказуемый жизненный цикл позволяет использовать белые карлики в качестве космических часов для оценки возраста групп соседних светил с высокой степенью точности, поэтому понимание их эволюции играет решающую роль в этих расчетах.
В рамках исследования команда астрономов отобрала 15 тысяч белых карликов, удаленных от Земли на расстояние до 300 световых лет. Затем они выявили несколько групп, в которых находится большое количество звезд с определенными цветом и светимостью, но при этом с различными массами и возрастами. Сравнив полученные данные с эволюционными моделями светил, ученые получили убедительные доказательства замедления остывания, то есть кристаллизации исследуемых белых карликов.
Дело в том, что, если посмотреть на скопление таких объектов, то, как правило, можно увидеть огромный разброс их температур, поскольку белые карлики в них образовывались в разное время и, следовательно, охлаждались по-разному. Однако кристаллизация вызывает заметное замедление остывания и приводит к тому, что при определенной температуре (температуре кристаллизации) в группе будет больше белых карликов, чем при других. Предполагается, что в некоторых случаях «мертвые» звезды замедляют свое старение на 2 миллиарда, то есть на 15 процентов возраста нашей Галактики.
«Все белые карлики кристаллизуются в какой-то момент своей эволюции, и более массивные из них проходят через этот процесс раньше. Это означает, что тысячи белых карликов в Млечном Пути уже по сути являются кристаллическими сферами на небе. Это ожидает Солнце примерно через 10 миллиардов лет», – пояснил Пьер-Эммануэль Трамбле.
Кристаллизация – это процесс перехода вещества в твердое состояние, при котором его атомы образуют упорядоченную структуру. При экстремальных давлениях в ядрах белых карликов атомы упакованы настолько плотно, что их электроны становятся несвязанными, плавающими в горячей плазме. Когда ядро охлаждается примерно до 10 миллионов градусов, выделяется достаточно энергии, чтобы «жидкость» начала затвердевать, образуя металлическое ядро с углеродной оболочкой.
«Мы сделали большой шаг вперед в определении точного возраста холодных и старых белых карликов, проживающих в Млечном Пути. Благодаря точным измерениям «Gaia» теперь у нас не 200 белых карликов с точно известными расстояниями и светимостью, а более 200 тысяч», – заключил Пьер-Эммануэль Трамбле.