Een witte dwergster gaat een tijdperk van kristallisatie in en verandert in een ‘kosmische diamant’: ScienceAlert

Voor ons zijn de sterren misschien als geslepen juwelen, koud glinsterend tegen de fluweelachtige duisternis van de nachtelijke hemel. En voor sommigen van hen is dat misschien een beetje waar.

Wanneer een bepaald type dode ster afkoelt, stolt het geleidelijk en kristalliseert het uit. Astronomen hebben er een gevonden die precies dat doet in onze kosmische achtertuin, een witte dwerg die voornamelijk bestaat uit koolstof en de metallische zuurstof op slechts 104 lichtjaar afstand, en zijn thermische massaprofiel geeft aan dat het centrum van de ster verandert in een dichte, vaste “kosmische diamant”. ” gemaakt van koolstof en zuurstof. amorf.

De ontdekking wordt beschreven in een geaccepteerd document Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society Pre-print is beschikbaar op de website arXiv.

“In dit werk rapporteren we de ontdekking van een nieuw Sirius-achtig viervoudig systeem op een afstand van 32 parsecs, bestaande uit een gekristalliseerde witte dwerg metgezel van de eerder bekende Triple HD 190412,” Typ een internationaal team van astronomen Onder leiding van Alexander Fenner van de University of Southern Queensland in Australië.

“Door zijn associatie met deze metgezellen van de hoofdreeks is dit de eerste gekristalliseerde witte dwerg waarvan de totale levensduur extern kan worden beperkt, een feit waar we van profiteren door experimenteel de afkoelingsvertraging te meten die wordt veroorzaakt door kristallisatie van de kern van de witte dwerg.”

Alle dingen in het universum moeten veranderen. Elke ster die aan de hemel hangt, sprankelend van het licht dat wordt gegenereerd door atoomfusie, zal op een dag geen brandstof meer hebben voor zijn vuur en evolueren naar iets nieuws.

Voor de overgrote meerderheid van de sterren – die minder dan acht keer de massa van de zon, inclusief de zon – is dat ding een witte dwergster.

Wanneer de brandstof opraakt, lekt de buitenste materie van de ster de omringende ruimte in, en de resterende kern, die niet langer wordt ondersteund door de uitwendige druk die door fusie wordt veroorzaakt, stort in tot een superdicht lichaam, ongeveer zo groot als de aarde (of de maan! ), maar met een massa van 1,4 zonnen.

De materie in witte dwergsterren is sterk gecomprimeerd, maar wordt tegengehouden om verder in te storten door iets dat elektronendegeneratiedruk wordt genoemd. Geen twee elektronen kunnen identieke toestanden innemen, en dit voorkomt dat de witte dwerg massiever wordt, zoals te zien is in een neutronenster of een zwart gat.

Witte dwergsterren zijn zwak, maar ze schijnen nog steeds met restwarmte. Na verloop van tijd koelen ze af en zullen ze naar verwachting evolueren tot zogenaamde zwarte dwergsterren wanneer ze al hun warmte verliezen en een koude massa van gekristalliseerde koolstof worden.

Uit berekeningen blijkt dat dit proces bijna te lang duurt biljard jaar (dat is een miljoen miljard jaar geleden); Aangezien het universum slechts 13,8 miljard jaar oud is, verwachten we niet dat we het snel zullen vinden.

Wat we kunnen doen, is tekenen van kristallisatie identificeren die beginnen in de kernen van de witte dwergen die we om ons heen zien.

Tijdens de kristallisatie stoppen de koolstof- en zuurstofatomen in de witte dwerg met vrij bewegen en vormen ze bindingen, waardoor ze zich in een kristalrooster rangschikken. Bij dit proces komt energie vrij die wordt afgevoerd in de vorm van warmte.

Dit resulteert in een soort plateau of vertraging in de afkoeling van witte dwergsterren, wat te zien is aan de kleur en helderheid van de ster, waardoor deze kleiner lijkt dan hij in werkelijkheid is.

Om de helderheid van een ster nauwkeurig te kunnen meten, moet je precies weten hoe ver hij verwijderd is, iets wat de laatste jaren beter mogelijk is geworden dankzij de hoge-resolutie in kaart brengen van sterren, uitgevoerd door de Gaia-missie.

Dit betekent dat we nu met meer vertrouwen de kristallisatie van witte dwergen kunnen herkennen.

Fenner en zijn collega’s hebben Gaia-gegevens gebruikt om naar meerdere sterrenstelsels te zoeken, door sterren te identificeren waarvan de associatie met andere mogelijk onduidelijk is.

En ze ontdekten dat een recent ontdekte witte dwergster (onthoud dat dit spul erg zwak is) door de zwaartekracht gebonden was aan wat men dacht te zijn Drie sterren systeemgelabeld HD 190412.

De ontdekking van de witte dwerg, nu genaamd HD 190412 C, maakte het drietal tot een viervoud, maar er was meer aan de hand. De eigenschappen geven aan dat het een kristallisatieproces ondergaat.

Of het nu is of niet Witte dwerg diamant kristal Onbekend De dichtheid van witte dwergen is ongeveer 1 miljoen kilogram per kubieke meter, terwijl de dichtheid van diamanten ongeveer 3500 kilogram per kubieke meter is. meer dichte allotropen koolstof aanwezig zijn; Aan de andere kant zweven er heel veel diamanten rond in de ruimte.

Met de andere drie sterren in het systeem kon het team extern de leeftijd van de witte dwerg beperken – iets dat nog niet eerder was gedaan voor een bekende amorfe witte dwerg.

De leeftijd van het systeem is ongeveer 7,3 miljard jaar. De leeftijd van de witte dwerg blijkt ongeveer 4,2 miljard jaar te zijn. De onderzoekers zeggen dat het verschil 3,1 miljard jaar is, wat aangeeft dat de kristallisatiesnelheid de afkoelsnelheid van de witte dwerg met ongeveer een miljard jaar heeft vertraagd.

Op zichzelf is datering niet genoeg om onze modellen van de kristallisatie van een witte dwerg te veranderen, maar de ontdekking en de nabijheid van de aarde suggereren dat er mogelijk veel meer van dergelijke systemen zijn die we kunnen gebruiken om dit fascinerende proces te meten.

“We suggereren dat de ontdekking van dit systeem op slechts 32 parsec aangeeft dat Sirius-achtige systemen met gekristalliseerde witte dwergen waarschijnlijk talrijk zullen zijn. Toekomstige ontdekkingen kunnen dus sterkere tests van witte dwergkristallisatiemodellen mogelijk maken,” schrijven de onderzoekers.

“We concluderen dat de ontdekking van het HD 190412-systeem een ​​nieuwe weg heeft geopend voor het begrijpen van de kristallisatie van witte dwergen.”

Zoek geaccepteerd Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Societyen is verkrijgbaar bij arXiv.