Ein weißer Zwerg tritt in ein Kristallisationszeitalter ein und verwandelt sich in einen „kosmischen Diamanten“: ScienceAlert

Für uns mögen die Sterne wie geschliffene Juwelen sein, die kalt vor der samtigen Dunkelheit des Nachthimmels schimmern. Und für einige von ihnen mag das durchaus zutreffen.

Wenn eine bestimmte Art von totem Stern abkühlt, verfestigt er sich allmählich und kristallisiert. Astronomen haben in unserem kosmischen Hinterhof einen gefunden, der genau das tut: einen Weißen Zwerg, der hauptsächlich aus Kohlenstoff und metallischem Sauerstoff besteht und nur 104 Lichtjahre entfernt ist. Sein thermisches Massenprofil weist darauf hin, dass sich das Zentrum des Sterns in einen dichten, festen „kosmischen Diamanten“ verwandelt „aus Kohlenstoff und Sauerstoff. amorph.

Die Entdeckung wird in einem akzeptierten Artikel detailliert beschrieben Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society Der Vordruck ist auf der Website verfügbar arXiv.

„In dieser Arbeit berichten wir über die Entdeckung eines neuen Sirius-ähnlichen Vierfachsystems in einer Entfernung von 32 Parsec, bestehend aus einem kristallisierten Weißen Zwerg-Begleiter des zuvor bekannten Triple HD 190412.“ Stellen Sie ein internationales Team von Astronomen zusammen Unter der Leitung von Alexander Fenner von der University of Southern Queensland in Australien.

„Durch die Verbindung mit diesen Hauptreihenbegleitern ist dies der erste kristallisierte Weiße Zwerg, dessen Gesamtlebensdauer von außen eingeschränkt werden kann. Diese Tatsache machen wir uns zunutze, indem wir versuchen, die Abkühlungsverzögerung, die durch die Kristallisation des Kerns des Weißen Zwergs verursacht wird, experimentell zu messen.“

Alle Dinge im Universum müssen sich ändern. Jeder Stern, der am Himmel hängt und im durch Atomfusion erzeugten Licht funkelt, wird eines Tages keinen Treibstoff mehr für sein Feuer haben und sich zu etwas Neuem entwickeln.

Für die überwiegende Mehrheit der Sterne – diejenigen, die weniger als das Achtfache der Sonnenmasse haben, einschließlich der Sonne – ist dieses Ding ein weißer Zwergstern.

Wenn der Treibstoff aufgebraucht ist, entweicht die äußere Materie des Sterns in den umgebenden Raum, und der verbleibende Kern, der nicht mehr durch den durch die Fusion erzeugten Außendruck gestützt wird, kollabiert zu einem superdichten Körper, etwa von der Größe der Erde (oder des Mondes!). ), aber mit einer Masse von 1,4 Sonnen.

Die Materie in Weißen Zwergsternen ist stark komprimiert, wird jedoch durch den sogenannten Elektronenentartungsdruck daran gehindert, weiter zu kollabieren. Keine zwei Elektronen können identische Zustände einnehmen, und dies verhindert, dass der Weiße Zwerg massereicher wird, wie man es bei einem Neutronenstern oder einem Schwarzen Loch sieht.

Weiße Zwerge sind schwach, aber sie leuchten immer noch mit Restwärme. Mit der Zeit kühlen sie ab und es wird erwartet, dass sie sich zu sogenannten Schwarzen Zwergsternen entwickeln, wenn sie ihre gesamte Wärme verlieren und zu einer kalten Masse aus kristallisiertem Kohlenstoff werden.

Berechnungen zeigen, dass dieser Vorgang fast zu lange dauert Billiarden Jahre (das ist eine Million Milliarden Jahre her); Da das Universum erst 13,8 Milliarden Jahre alt ist, rechnen wir nicht damit, es in absehbarer Zeit zu finden.

Was wir tun können, ist, Anzeichen einer Kristallisation zu identifizieren, die in den Kernen der Weißen Zwerge beginnen, die wir um uns herum sehen.

Während der Kristallisation hören die Kohlenstoff- und Sauerstoffatome im Inneren des Weißen Zwergs auf, sich frei zu bewegen, bilden Bindungen und ordnen sich in einem Kristallgitter an. Bei diesem Vorgang wird Energie freigesetzt, die in Form von Wärme abgegeben wird.

Dies führt zu einer Art Plateau oder Verlangsamung der Abkühlung von Weißen Zwergsternen, was sich in der Farbe und Helligkeit des Sterns zeigt und ihn kleiner erscheinen lässt, als er tatsächlich ist.

Um die Helligkeit eines Sterns genau zu messen, muss man genau wissen, wie weit er entfernt ist. Dies ist in den letzten Jahren dank der hochauflösenden Sternkartierung der Gaia-Mission besser möglich geworden.

Das bedeutet, dass wir die Kristallisation von Weißen Zwergen jetzt sicherer erkennen können.

Fenner und seine Kollegen haben Gaia-Daten verwendet, um nach mehreren Sternsystemen zu suchen, indem sie Sterne identifizierten, deren Verbindung zu anderen möglicherweise unklar ist.

Und sie fanden heraus, dass ein kürzlich entdeckter Weißer Zwergstern (denken Sie daran, dass dieses Zeug sehr dunkel ist) gravitativ an das gebunden war, was man vermutete Drei-Sterne-Systembeschriftet mit HD 190412.

Die Entdeckung des Weißen Zwergs, der jetzt den Namen HD 190412 C trägt, machte aus dem Triplett ein Vierfaches, aber es passierte noch mehr. Seine Eigenschaften weisen darauf hin, dass es einen Kristallisationsprozess durchläuft.

Sei es oder nicht Weißer Zwerg-Diamantkristall Unbekannt Die Dichte von Weißen Zwergen beträgt etwa 1 Million Kilogramm pro Kubikmeter, während die Dichte von Diamanten etwa 3500 Kilogramm pro Kubikmeter beträgt. dichtere Allotrope Kohlenstoff sind vorhanden; Andererseits schweben viele Diamanten im Weltraum herum.

Die anderen drei Sterne im System ermöglichten es dem Team, das Alter des Weißen Zwergs extern einzuschränken – etwas, das bei einem bekannten amorphen Weißen Zwerg zuvor noch nicht möglich war.

Das Alter des Systems beträgt etwa 7,3 Milliarden Jahre. Das Alter des Weißen Zwergs scheint etwa 4,2 Milliarden Jahre zu betragen. Die Forscher sagen, dass die Diskrepanz 3,1 Milliarden Jahre beträgt, was darauf hindeutet, dass die Kristallisationsrate die Abkühlungsrate des Weißen Zwergs um etwa eine Milliarde Jahre verlangsamt hat.

Die Datierung allein reicht nicht aus, um unsere Modelle der Kristallisation eines Weißen Zwergs zu ändern, aber die Entdeckung und seine Nähe zur Erde legen nahe, dass es möglicherweise noch viele weitere solcher Systeme gibt, die wir nutzen können, um diesen faszinierenden Prozess zu messen.

„Wir vermuten, dass die Entdeckung dieses Systems bei nur 32 Parsec darauf hindeutet, dass Sirius-ähnliche Systeme, die kristallisierte Weiße Zwerge enthalten, wahrscheinlich zahlreich sein werden. Zukünftige Entdeckungen könnten daher bessere Tests von Kristallisationsmodellen Weißer Zwerge ermöglichen.“ schreiben die Forscher.

„Wir kommen zu dem Schluss, dass die Entdeckung des HD 190412-Systems einen neuen Weg zum Verständnis der Kristallisation von Weißen Zwergen eröffnet hat.“

Suche akzeptiert Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Societyund ist erhältlich unter arXiv.