Data, der er fanget af ESAs Gaia-rumfartøj, viste for første gang, hvordan hvide dværge, de døde rester af stjerner som vores Sol, forvandles til faste kugler, efter at den varme gas indeni dem afkøles.
Denne proces med størkning eller krystallisering af materiale inde i hvide dværge blev forudsagt for 50 år siden, men astronomer har ikke været i stand til at observere nok af disse objekter til at se en prøve, der afslører denne proces.
”Vi plejede kun at have et par hundrede hvide dværge, og mange af dem var i klynger af omtrent samme alder,” siger Pierre-Emmanuel Tremblay fra University of Warwick, UK, hovedforfatter af papiret, der beskriver resultaterne.
Ved hjælp af Gaia fik vi mere information. Der blev modtaget en masse data fra forskellige objekter med forskellige afstande, lysstyrke og farve. Disse er hundreder af tusinder af hvide dværge i den ydre disk på Mælkevejen med forskellige masser og forskellige aldre.
Det er ved nøjagtigt at estimere afstanden til disse stjerner, at Gaia foretager et gennembrud, så astronomer kan måle deres ægte lysstyrke med en hidtil uset præcision.
(Hovedfoto viser en hvid dværg, en død rest af en stjerne som vores sol med en krystalliseret solid kerne.)
Hvide dværge er resterne af mellemstore stjerner, der ligner vores sol. Efter at disse stjerner afbrændte alt det nukleare brændstof i deres kerne, frigav de deres ydre lag og efterlod en varm kerne, der begynder at køle ned.
Disse superdense rester udsender stadig termisk stråling, når de køler ned og er synlige for astronomer som temmelig svage genstande. Det anslås, at op til 97% af stjernerne i Mælkevejen i sidste ende vil blive til hvide dværge, mens de mest massive vil vise sig at være neutronstjerner eller sorte huller.
Salgsfremmende video:
Afkøling af hvide dværge tager milliarder af år. Når de når en bestemt temperatur, begynder det oprindeligt varme stof inde i stjernens kerne at udkrystallisere og blive fast. Processen ligner omdannelsen af flydende vand til is på Jorden ved nul temperaturer, bortset fra at temperaturen, hvor denne størkning sker i hvide dværge, er ekstremt høj -
omkring 10 millioner grader Celsius.
I denne undersøgelse analyserede astronomer mere end 15.000 kandidat-stjernesterester 300 lysår fra Jorden. Gaia var i stand til at se disse krystalliserende hvide dværge som en særskilt gruppe.
”Vi så et stort antal hvide dværge i forskellige farver og nuancer, som ikke var relateret til hinanden med hensyn til deres udvikling,” siger Pierre-Emmanuel.
”Vi indså, at dette ikke er en separat population af hvide dværge, men den afkølende og krystalliserende effekt, der var forudsagt for 50 år siden."
Varmen frigivet under denne krystallisationsproces, der varer flere milliarder år, ser ud til at bremse udviklingen af hvide dverge.
”Hvide dværge er traditionelt blevet brugt til alderen datering af stjernebestande som stjerne klynger,” forklarer Pierre-Emmanuel.
”Vi er nu nødt til at udvikle bedre krystallisationsmodeller for at få mere nøjagtige estimater af alderen på disse systemer."
Ikke alle hvide dværge krystalliserer i samme takt. Mere massive stjerner afkøles hurtigere og når temperaturer, hvor krystallisation finder sted i cirka en milliard år. Hvide dværge med lavere masse, tættere på den forventede sidste fase af solen, afkøles langsommere og tager op til seks milliarder år for at blive døde faste kugler.
Solen har stadig omkring fem milliarder år, før den bliver en hvid dværg, og astronomer vurderer, at det vil tage yderligere fem milliarder år efter dette for til sidst at køle ned til en krystallinsk sfære.
”Dette resultat understreger Gaia's alsidighed og dens mange anvendelser,” siger Timo Prusti, projekt Gaia Scientist ved ESA.
