Белые карлики вступают в эпоху кристаллизации и превращаются в «космические алмазы»: ScienceAlert

Для нас звезды могут быть подобны драгоценностям, холодным блеском сверкающим в кромешной тьме ночного неба. И для некоторых из них это может быть правдой.

Когда определенный тип мертвой звезды остывает, он постепенно затвердевает и кристаллизуется. Астрономы обнаружили один из них на нашем космическом заднем дворе, белый карлик, состоящий в основном из металлического углерода и кислорода всего в 104 световых годах от нас, и его профиль тепловой массы показывает, что центр звезды превращается в плотный, плотный «космический алмаз». «из углерода и кислорода. аморфный.

Эти выводы подробно изложены в принятом документе Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества Препринты доступны на сайте arXiv.

«В этой работе мы сообщаем об открытии новой четверной системы, подобной Сириусу, на расстоянии 32 парсека, состоящей из белого карлика-компаньона, который кристаллизовался в ранее известную Triple HD 190412». Тип интернациональная команда астрономов Под руководством Александра Феннера из Университета Южного Квинсленда в Австралии.

«Благодаря его связи с этой парой главной последовательности, это первый кристаллизовавшийся белый карлик, общее время жизни которого может быть ограничено извне, и мы воспользовались этим фактом, чтобы попытаться экспериментально измерить задержку охлаждения, вызванную кристаллизацией ядер белых карликов».

Все во Вселенной должно измениться. Каждая звезда, висящая в небе, сверкающая светом, произведенным атомным синтезом, однажды исчерпает топливо для своего огня и превратится во что-то новое.

Для большинства звезд — с массой менее восьми масс Солнца, включая Солнце — это белый карлик.

Когда топливо заканчивается, внешнее вещество звезды просачивается в окружающее пространство, а оставшееся ядро, больше не поддерживаемое внешним давлением, создаваемым термоядерным синтезом, коллапсирует в сверхплотный объект размером с Землю (или Луну! ), но с массой 1,4 солнца. .

Вещество в белых карликах невероятно плотное, но от дальнейшего коллапса его удерживает так называемое давление вырождения электронов. Никакие два электрона не могут находиться в одинаковых состояниях, и это препятствует тому, чтобы белые карлики становились более массивными, как это наблюдается в нейтронных звездах или черных дырах.

Белый карлик тусклый, но все еще светится остаточным теплом. Со временем они остывают и, как ожидается, превратятся в так называемых черных карликов, когда потеряют все свое тепло и превратятся в холодные массы кристаллизованного углерода.

Расчеты показывают, что этот процесс занимает почти слишком много времени. квадриллион лет (это миллион миллиардов лет назад); Поскольку Вселенной всего 13,8 миллиарда лет, мы не ожидаем найти ее в ближайшее время.

Что мы можем сделать, так это определить признаки кристаллизации, начиная с ядра белых карликов, которые мы видим вокруг себя.

Во время кристаллизации атомы углерода и кислорода в белом карлике перестают свободно двигаться и образуют связи, выстраиваясь в кристаллическую решетку. При этом выделяется энергия, которая теряется в виде тепла.

Это приводит к своего рода плато или медленному охлаждению белого карлика, что видно по цвету и яркости звезды, из-за чего он кажется меньше, чем он есть на самом деле.

Чтобы точно измерить яркость звезды, вам нужно точно знать, как далеко она находится, что стало более возможным в последние годы благодаря картографированию звезд с высоким разрешением, выполненному миссией Gaia.

Это означает, что теперь мы можем распознавать кристаллизацию белых карликов с гораздо большей уверенностью.

Феннер и его коллеги использовали данные Gaia для поиска нескольких звездных систем, определяя звезды, отношения которых с другими могут быть неясными.

И они обнаружили, что недавно открытый белый карлик (помните, что он очень тусклый) гравитационно связан с тем, что считается Система трех звездобозначен HD 190412.

Открытие белого карлика, получившего название HD 190412 C, увеличило триплет в четыре раза, но это еще не все. Его свойства указывают на то, что он подвергается процессу кристаллизации.

Либо или нет Кристалл алмаза белого карлика Неизвестно. Плотность белого карлика составляет около 1 миллиона килограммов на кубический метр, тогда как плотность алмаза составляет около 3500 килограммов на кубический метр. более плотные аллотропы присутствует углерод; С другой стороны, в небе парит множество бриллиантов.

Три другие звезды в системе позволили команде внешне ограничить возраст белого карлика — то, что никогда раньше не делалось ни для одного из известных аморфных белых карликов.

Возраст этой системы составляет около 7,3 млрд лет. Белому карлику около 4,2 миллиарда лет. Исследователи говорят, что разница составляет 3,1 миллиарда лет, предполагая, что скорость кристаллизации замедлила скорость охлаждения белого карлика примерно на миллиард лет.

Самого по себе датирования недостаточно, чтобы изменить нашу модель кристаллизации белых карликов, но их открытие и близость к Земле предполагают, что может быть больше систем, которые мы можем использовать для измерения этого удивительного процесса.

«Мы предполагаем, что открытие этой системы всего в 32 парсека предполагает, что система, подобная Сириусу, содержащая кристаллизованный белый карлик, скорее всего, многочисленна. Будущие открытия позволят более надежно протестировать модель кристаллизации белого карлика». исследователи написали.

«Мы пришли к выводу, что открытие системы HD 190412 открыло новые возможности для понимания кристаллизации белых карликов».

Поиск принят Ежемесячные уведомления Королевского астрономического обществаи доступно по адресу arXiv.