Тысячи звезд превращаются в кристаллы

Наблюдения показали, что у мертвых остатков белых карликов ядро состоит из твердого кислорода и углерода благодаря фазовому переходу в течение их жизненного цикла, подобно превращению воды в лед, но при гораздо более высоких температурах. Это может сделать их на миллиарды лет старше, чем считалось ранее.
Открытие под руководством доктора Пьера-Эммануэля Тремблея из физического факультета Университета Уорика было опубликовано в журнале Nature и в значительной степени основано на наблюдениях, сделанных спутником Gaia Европейского космического агентства.
Белые карлики являются одними из старейших звездных объектов во вселенной. Они невероятно полезны для астрономов, так как их предсказуемый жизненный цикл позволяет использовать их в качестве космических часов для оценки возраста групп соседних звезд с высокой степенью точности. Они - оставшиеся ядра красных гигантов после того, как эти огромные звезды погибли и потеряли свои внешние слои, и они постоянно охлаждаются, выделяя накопленное тепло в течение миллиардов лет.
Астрономы отобрали 15 000 кандидатов в белые карлики на расстоянии около 300 световых лет от Земли на основе наблюдений, проведенных Gaia, и проанализировали данные о яркости и цвете звезд.
Они определили скопления, где превышается количество звезд при определенных цветах и яркости, которые не соответствуют какой-либо одной массе или возрасту. По сравнению с эволюционными моделями звезд, накопление сильно совпадает с фазой их развития, в которой, по прогнозам, скрытое тепло выделяется в больших количествах, что приводит к замедлению процесса их охлаждения. Предполагается, что в некоторых случаях эти звезды замедлили свое старение на целых 2 миллиарда лет или на 15% возраста нашей галактики.
Тремблей сказал: «Это первое прямое доказательство того, что белые карлики кристаллизуются или переходят из жидкого в твердое состояние. Пятьдесят лет назад было предсказано, что мы должны наблюдать увеличение количества белых карликов при определенных яркостях и цветах из-за кристаллизации, и только сейчас это наблюдается. Все белые карлики кристаллизуются в какой-то момент своей эволюции, хотя более массивные белые карлики проходят через этот процесс раньше. Это означает, что миллиарды белых карликов в нашей галактике уже завершили процесс и по сути являются кристаллическими сферами в небе. Солнце также станет кристально белым карликом примерно через 10 миллиардов лет».
Кристаллизация - это процесс превращения материала в твердое состояние, в котором его атомы образуют упорядоченную структуру. При экстремальных давлениях в ядрах белых карликов атомы располагаются настолько плотно, что их электроны становятся несвязанными. Когда ядро охлаждается примерно до 10 миллионов градусов, выделяется достаточно энергии, чтобы жидкость начала затвердевать, образуя металлическое ядро  с оболочкой, усиленной углеродом.
Д-р Тремблей добавляет: «У нас есть не только свидетельство выделения тепла при затвердевании, но для объяснения наблюдений требуется значительно больше выделения энергии. Мы полагаем, что это происходит из-за того, что кислород сначала кристаллизуется, а затем опускается в ядро, выталкивая углерод вверх, и это разделение выпускает гравитационную энергию. Мы сделали большой шаг вперед в получении точных возрастов для этих более холодных белых карликов и, следовательно, старых звезд Млечного Пути. Большая часть заслуг этого открытия сводится к наблюдениям Gaia».