Asztronómusok felfedezték, hogy több ezer Napunkhoz hasonló csillag kristályokká alakult

A Warwicki Egyetemen a csillagászok felfedezték a kristályokká tömörödő fehér törpe csillagok első közvetlen bizonyítékát, és az égboltun...

A Warwicki Egyetemen a csillagászok felfedezték a kristályokká tömörödő fehér törpe csillagok első közvetlen bizonyítékát, és az égboltunk tele van velük.

A megfigyelések kimutatták, hogy olyan csillagok, mint a Napunk, a fehér törpék halott maradványai szilárd oxigén- és szénmagot tartalmaznak az életciklusuk folyamán bekövetkező fázisátalakulás miatt, hasonlóan a jéggé fagyó vízhez, de sokkal magasabb hőmérsékleten. Ez potenciálisan több milliárd évvel idősebbé teheti őket, mint ahogy korábban gondolták.

A felfedezést Dr. Pier-Emmanuel Tremblay, a Warwicki Egyetem Fizikai Tanszékének csillagásza vezetésével a Nature folyóiratban tették közzé, és nagyrészt az Európai Űrügynökség Gaia műholdjával készített megfigyeléseken alapul. (1)

A fehér törpe csillagok a világegyetem legrégebbi objektumai. Hihetetlenül hasznosak a csillagászok számára, mivel kiszámítható életciklusuk lehetővé teszi, hogy kozmikus órákként használják a szomszédos csillag csoportok életkorának nagy pontosságú becsléséhez. Ezek a csillagok a vörös óriások maradványai, miután ezek a hatalmas csillagok meghaltak, ledobják a külső rétegeiket, és folyamatosan hűlnek, miközben több milliárd év alatt felszabadítják a tárolt hőjüket.

A csillagászok 15000 fehér törpe jelöltet választottak ki a Föld mintegy 300 fényévnyi közelségében a Gaia műhold megfigyeléseiből, és elemezték a csillagok fényerejét és színeit.

Megállapítottak egy felhalmozódást, a csillagok számának megnövekedését bizonyos színekben és fényekben, amelyek nem felelnek meg egyetlen tömegnek vagy kornak sem. A csillagok evolúciós modelljeivel összehasonlítva a felhalmozódásuk erősen egybeesik azzal a fejlődési fázissal, amelyben a látens hő várhatóan nagy mennyiségben szabadul fel, ami a hűlési folyamat lassulását eredményezi. Becslések szerint ezek a csillagok bizonyos esetekben akár 2 milliárd évvel, vagyis galaxisunk korának 15 százalékával is lelassíthatták az öregedésüket.

Dr. Tremblay elmondta: "Ez az első közvetlen bizonyíték arra, hogy a fehér törpék kristályosodnak, vagyis folyadékból szilárddá válnak. Ötven évvel ezelőtt azt jósolták, hogy a kristályosodás miatt egy  felhalmozódást figyelhetünk majd meg a fehér törpék számában bizonyos fényességekben és színekben, de csak most sikerült bizonyítani a létezésüket."

"Minden fehér törpe egy bizonyos ponton kristályosodik az evolúciója során, bár a nagyobb fehér törpék hamarabb mennek át a folyamaton. Ez azt jelenti, hogy a galaxisunkban lévő fehér törpék milliárdjai már befejezték a folyamatot, és lényegében kristálygömbök az égen. A Nap maga is kristályos fehér törpe lesz, mintegy 10 milliárd év múlva."

A kristályosodás az a folyamat, amikor egy anyag szilárd állapotúvá válik, amelyben atomjai rendezett szerkezetet alkotnak. A fehér törpe magok szélsőséges nyomása alatt az atomok annyira tömören vannak együtt, hogy elektronjaik nem kötődnek egymáshoz, így a kvantumfizika által irányított vezető elektrongázt és folyadék állapotú pozitív töltésű magokat alkotnak. Amikor a mag körülbelül 10 millió fokra hűl, már elég energiát szabadított fel, hogy a folyadék szilárdulni kezdjen, és fémes magot képez a szívében egy szénben gazdag köpennyel.

Dr. Tremblay hozzáteszi: "Nem csak a megszilárdulásról van bizonyítékunk a hőleadás során, hanem lényegesen több energia kibocsátásra van szükség a megfigyelések magyarázatához. Úgy véljük, ez annak köszönhető, hogy az oxigén kristályosodik ki először, majd lesüllyed a magba, amely a Földön a folyómederben kialakuló üledékhez hasonló folyamat. Ez felemeli a szenet, és a szétválasztás gravitációs energiát bocsát ki."

"Nagy lépést tettünk a hidegebb fehér törpék és így a Tejút régi csillagainak pontos korának meghatározása terén. Ennek a felfedezésnek a nagy része a Gaia megfigyelésein alapul. A pontos méréseknek köszönhetően a fehér törpék belsejét ma már úgy értjük, ahogy soha nem vártuk. Gaia előtt 100-200 fehér törpe volt, pontos távolságokkal és fényességgel - és most 200 000. Ez az ultra-sűrű anyaggal kapcsolatos kísérlet olyan, amit egyszerűen nem lehet elvégezni a Föld egyik laboratóriumában sem." (2)

(1) - https://www.nature.com/articles/s41586-018-0791-x
(2) - https://warwick.ac.uk/newsandevents/pressreleases/