Podatki z vesoljskega plovila Gaia ESA so prvič pokazali, kako se beli palčki, mrtvi ostanki zvezd, kot je naše Sonce, spremenijo v trdne sfere, potem ko se vroči plin v njih ohladi.
Ta postopek strjevanja ali kristalizacije materiala znotraj belih pritlikavcev je bil predviden pred 50 leti, vendar astronomi niso mogli dovolj opazovati teh predmetov, da bi videli vzorec, ki bi razkril ta postopek.
"Včasih smo imeli le nekaj sto belih škratov in mnogi od njih so bili v grozdih približno enake starosti," pravi Pierre-Emmanuel Tremblay z univerze v Warwicku v Veliki Britaniji, glavni avtor prispevka, ki opisuje rezultate.
S pomočjo Gaia smo dobili več informacij. Prejetih je bilo veliko podatkov iz različnih predmetov z različnimi razdaljami, svetlostjo in barvo. To je na stotine tisoč belih palčkov na zunanjem disku Mlečne poti z različnimi masami in različnimi starostmi.
Z natančno oceno razdalje do teh zvezd se Gaia prebije, kar astronomom omogoča, da z neverjetno natančnostjo izmerijo svojo resnično svetlost.
(Glavna fotografija prikazuje belega pritlikavca, mrtvega ostanka zvezde, kot je naše Sonce, s kristaliziranim trdnim jedrom.)
Beli palčki so ostanki srednje velikih zvezd, podobnih našemu Soncu. Potem ko so te zvezde izgorele vse jedrsko gorivo v svojem jedru, so sprostile svoje zunanje plasti in pustile za seboj vroče jedro, ki se začne hladiti.
Ti ostanki prekomerne napetosti še vedno oddajajo toplotno sevanje, ko se ohladijo, in so astronomom vidni kot precej šibki predmeti. Ocenjujejo, da se bo do 97% zvezd na Mlečni poti sčasoma spremenilo v bele pritlikavke, najbolj množične pa bodo nevtronske ali črne luknje.
Promocijski video:
Hlajenje belih palčkov traja milijarde let. Ko dosežejo določeno temperaturo, se prvotno vroča snov znotraj zvezdinega jedra začne kristalizirati in postane trdna. Postopek je podoben preoblikovanju tekoče vode v led na Zemlji pri ničelnih temperaturah, le da je temperatura, pri kateri se to strjevanje pojavi pri belih pritlikavcih, izjemno visoka -
približno 10 milijonov stopinj Celzija.
V tej raziskavi so astronomi analizirali več kot 15.000 kandidatnih zvezdnih ostankov 300 svetlobnih let od Zemlje. Gaia je te kristalizirane bele pritlikavce lahko videla kot izrazito skupino.
"Videli smo veliko belih palčkov različnih barv in odtenkov, ki niso bili povezani med seboj glede na njihovo evolucijo," pravi Pierre-Emmanuel.
»Spoznali smo, da ne gre za ločeno populacijo belih škratov, ampak je učinek hlajenja in kristalizacije napovedal pred 50 leti."
Zdi se, da toplota, sproščena med tem postopkom kristalizacije, ki traja nekaj milijard let, upočasni razvoj belih palčkov.
"Beli škrat se tradicionalno uporablja za starostno zvezdništvo, kot so zvezdne kopice," pojasnjuje Pierre-Emmanuel.
„Zdaj moramo razviti boljše modele kristalizacije, da dobimo natančnejše ocene starosti teh sistemov."
Vsi beli palčki kristalizirajo z isto hitrostjo. Masivnejše zvezde se hitreje ohlajajo in dosežejo temperature, pri katerih pride do kristalizacije v približno milijardo let. Beli škratje manjše mase, bližje pričakovani končni stopnji Sonca, se počasneje ohladijo in traja do šest milijard let, da se spremenijo v mrtve trdne sfere.
Sonce ima še približno pet milijard let, preden postane beli pritlikavec, astronomi pa ocenjujejo, da bo minilo še pet milijard let po tem, da se bo končno ohladilo na kristalni sferi.
"Ta rezultat poudarja vsestranskost družbe Gaia in njene številne aplikacije," pravi Timo Prusti, znanstvenik projekta Gaia pri ESA.