W procesie podobnym do starzenia się człowieka większość gwiazd wchodzących w ostatni rozdział ich życia ma tendencję do kurczenia się, kurczenia i powoli zmienia kolor na biały. Astronomowie nazywają te zimne, gęste łupiny niegdyś potężnych gwiazd białymi karłami i, w przeciwieństwie do ludzi, ich kropka może trwać miliardy lat.
W tym czasie gwiazdy o masach od około jednej dziesiątej do ośmiu razy większej niż masa naszego Słońca spalają ostatnią energię jądrową, zrzucają ogniste zewnętrzne warstwy i rozpadają się w ultrakompaktowe rdzenie, które gromadzą się na masie Słońca na planecie -pakiet wielkości. Choć może to zabrzmieć jak niemiłe zakończenie dla gwiazdy, nowe badanie opublikowane dzisiaj (9 stycznia) w czasopiśmie Nature zakłada, że białe karły mogą być dopiero początkiem pięknej nowej metamorfozy.
W badaniu ponad 15 000 znanych białych karłów wokół Drogi Mlecznej zespół astronomów z University of Warwick w Wielkiej Brytanii doszedł do wniosku, że umierające gwiazdy nie tylko znikają z istnienia - najpierw zamieniają się w świecące kule kryształowe.
„Wszystkie białe karły skrystalizują się w pewnym momencie ich ewolucji”, powiedział główny autor badań Pier-Emmanuel Tremblay, astrofizyk z University of Warwick. „Oznacza to, że miliardy białych karłów w naszej galaktyce zakończyły już ten proces i są w zasadzie kryształowymi kulami na niebie”.
Jeśli to dokładne, to samo Słońce Ziemi - a także szacunkowo 97 procent gwiazd Drogi Mlecznej - również ma zakończyć swoje dni, gdy kryształowe kule migoczą w kosmosie.
Gaia na niebie z kryształami
W swoich nowych badaniach Tremblay i jego koledzy wykorzystali obserwacje satelity Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej, aby przeanalizować jasność i kolory około 15 000 znanych białych karłów znajdujących się w odległości 300 lat świetlnych od Ziemi. Zobaczyli, że nadmiar gwiazd wydaje się mieć takie same jasności i kolory, niezależnie od ich wielkości i wieku.
Jednolity wygląd tych gwiazd sugerował, że krasnoludy osiągnęły pewnego rodzaju fazę rozwoju, która może trwać miliardy lat. Korzystając z modeli ewolucji gwiazd, naukowcy ustalili, że wszystkie te karły osiągnęły fazę, w której utajone ciepło uwalniane jest z ich rdzeni w dużych ilościach, znacznie spowalniając ich chłodzenie. A kiedy biały karzeł wystarczająco ostygnie, autorzy napisali, że stopiona ciecz w jego rdzeniu zaczyna się zestalać - innymi słowy, gwiazda zaczyna zmieniać się w kryształ.
Według Tremblay, badanie to dostarcza „pierwszego bezpośredniego dowodu, że krystalizują się białe karły”, w końcu potwierdzając hipotezę po raz pierwszy postawioną przez naukowców 50 lat temu. Jeśli te odkrycia są rzeczywiście dokładne, mogą dać naukowcom powód do przemyślenia sposobu, w jaki umawiają się z obiektami niebieskimi. Ponieważ osiągnięcie statusu białego karła może zająć gwiazdę wiele miliardów lat, astronomowie często wykorzystują tych gwiezdnych starszych mężów stanu do ustalenia zakresu dat dla galaktyk i innych ciał niebieskich w sąsiedztwie danego karła.
Jednak według nowych badań ciepło uwolnione podczas fazy krystalizacji białego karła może spowolnić chłodzenie gwiazdy nawet o 2 miliardy lat. W takim przypadku znane białe karły mogą być miliardy lat starsze niż się wydaje. To komplikuje już tajemniczą chronologię; naukowcy nie są pewni, jak długo umierająca gwiazda może pozostać białym karłem, zanim przestanie całkowicie emitować światło i ciepło, stając się tym, co niektórzy badacze nazywają „czarnym karłem”. Ten teoretyczny punkt końcowy ewolucji gwiezdnej nigdy nie był obserwowany, ponieważ naukowcy uważają, że osiągnięcie tego stanu może zająć kwadryliony lat. W wieku 13,8 miliardów lat nasz wszechświat jest zdecydowanie za młody, aby pomieścić takie starsze słońca.
Konieczne są dalsze badania, aby naukowcy mogli lepiej zrozumieć życie i śmierć gwiazd oraz udoskonalić ich kosmiczne metody datowania. Na szczęście, dzięki szeroko zakrojonym obserwacjom satelity Gaia, istnieje niespotykana liczba znanych białych karłów, które swędzą, by dzielić się opowieściami o ich długim, długim życiu.
„Przed Gaią mieliśmy od 100 do 200 białych karłów o precyzyjnych odległościach i jasności” - powiedział Tremblay. „Teraz mamy 200 000”.
