Белый карлик вступает в эру кристаллизации, превращаясь в «космический алмаз»

Нам звезды могут напоминать ограненные драгоценности, холодно сверкающие на фоне бархатной тьмы ночного неба. И для некоторых из них это действительно может быть правдой.

По мере того, как определенный тип мертвых звезд остывает, он постепенно затвердевает и кристаллизуется. Астрономы нашли именно это на нашем космическом заднем дворе, белый карлик, состоящий в основном из углерода и металлического кислорода всего в 104 световых годах от нас, чей температурно-массовый профиль предполагает, что центр звезды превращается в плотный, твердый, космический алмаз», состоящий из кристаллизованного углерода и кислорода.

Открытие подробно описано в статье, принятой в Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества и доступной на веб-сайте препринтов arXiv.

«В этой работе мы представляем открытие новой четверной системы, подобной Сириусу, на расстоянии 32 парсека, состоящей из кристаллизующегося белого карлика, компаньона ранее известной тройной HD 190412», — пишет международная группа астрономов под руководством Александр Веннер из Университета Южного Квинсленда в Австралии.

«Благодаря своей связи с этими компаньонами по главной последовательности, это первый кристаллизующийся белый карлик, чей общий возраст может быть ограничен извне, факт, который мы использовать, пытаясь эмпирически измерить задержку охлаждения, вызванную кристаллизацией ядра белого карлика».

Все вещи во Вселенной должны измениться. Каждая звезда, которая висит на небосводе, ярко сияя светом, генерируемым атомным синтезом, однажды исчерпает топливо для своего огня и превратится во что-то новое.

Для подавляющего большинства звезд – тех, что ниже примерно в восемь раз больше массы Солнца, включая Солнце — это что-то вроде белого карлика.

Когда заканчивается топливо, внешний материал звезды выбрасывается в окружающее пространство, а оставшееся ядро , больше не поддерживаемый внешним давлением, создаваемым термоядерным синтезом, схлопнется в сверхплотный объект размером с Землю (или Луну!), но с массой в 1,4 Солнца.

материя в звездах белых карликов сильно сжата, но ее дальнейшее коллапсирование предотвращается из-за чего-то, называемого давлением вырождения электронов. Никакие два электрона не могут находиться в одинаковых состояниях, и это не позволяет белому карлику стать еще более плотным, как это видно в нейтронной звезде или черной дыре.

Звезды белых карликов тусклые, но они все еще светятся остаточным теплом. Со временем они остывают и, как ожидается, превратятся в нечто, называемое черными карликами, когда потеряют все свое тепло и превратятся в холодный комок кристаллизованного углерода.

Расчеты показывают, что этот процесс занимает очень много времени. , около квадриллиона лет (это миллион миллиардов лет); поскольку Вселенной всего около 13,8 миллиардов лет, мы не ожидаем найти ее в ближайшее время.

Что мы можем сделать, так это идентифицировать признаки кристаллизации, начинающиеся в ядрах белых карликов, которые мы видим вокруг. нас.

Во время кристаллизации атомы углерода и кислорода внутри белого карлика перестают свободно перемещаться и образуют связи, выстраиваясь в кристаллическую решетку. Во время этого процесса высвобождается энергия, которая рассеивается в виде тепла.

Это создает своего рода плато или замедление охлаждения белых карликов, что можно наблюдать по цвету и яркости звезды. , заставляя ее казаться моложе, чем она есть на самом деле.

Чтобы точно измерить яркость звезды, вам нужно точно знать, как далеко она находится, что стало гораздо более возможным в последнее время. лет благодаря высокоточному звездному картированию, проведенному миссией Gaia.

Это означает, что теперь мы можем идентифицировать кристаллизующиеся белые карлики с гораздо большей уверенностью.

Веннер и его коллеги используя данные Gaia для поиска множественных звездных систем путем выявления звезд, связь которых с другими могла быть неясной.

И они обнаружили, что недавно открытый белый карлик (помните, что эти объекты очень тусклые) гравитационно связанный с тем, что считалось системой из трех звезд, названной HD 190412.

Открытие белого карлика, теперь названного HD 190412 C, сделало тройку четверкой, но это еще не все. на. Его свойства предполагают, что он подвергается процессу кристаллизации.

Неизвестно, является ли этот кристалл белого карлика алмазом; плотность белых карликов превышает около 1 миллиона килограммов на кубический метр, а плотность алмаза составляет около 3500 килограммов на кубический метр. Существуют более плотные аллотропы углерода; с другой стороны, в космосе плавает много алмазов.

Другие три звезды в системе позволили команде внешне ограничить возраст белого карлика — то, что раньше не делалось для известный кристаллизующийся белый карлик.

Возраст системы составляет около 7,3 миллиарда лет. Возраст белого карлика составляет около 4,2 миллиарда лет. Расхождение составляет 3,1 миллиарда лет, что позволяет предположить, что скорость кристаллизации замедлила скорость охлаждения белого карлика примерно на 1 миллиард лет, говорят исследователи.

Сама по себе датировка недостаточна, чтобы изменяют наши модели кристаллизации белых карликов, но открытие и его близость к Земле предполагают, что может быть гораздо больше таких систем, которые мы можем использовать для сравнительного анализа этого увлекательного процесса.

«Мы предполагаем, что открытие этой системы всего в 32 парсека предполагает, что подобных систем, подобных Сириусу, содержащих кристаллизующиеся белые карлики, вероятно, будет много. Таким образом, будущие открытия могут позволить провести более тщательную проверку моделей кристаллизации белых карликов», — пишут исследователи.

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

Исследование было опубликовано в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society em> и доступен на arXiv.