By 
Нове дослідження показує, що білі карликові зірки перестають охолоджуватися через плаваючі кристали в їхсередині, що дає змогу зрозуміти процеси старіння зірок. У статті, опублікованій 6 березня в Nature, вчені з Інституту перспективних досліджень; Університет Вікторії, Канада; та Університет Уоріка, Великобританія, запропонували нову теорію, яка пояснює, чому загадкова популяція зірок білих карликів перестала охолоджуватися протягом десяти мільярдів років.
Відкрийте в будь-якому підручнику з астрономії розділ про зірки білих карликів, і ви, ймовірно, дізнаєтеся, що це «мертві зірки», які з часом постійно остигають. Охолодження відбувається через те, що білі карлики вичерпали своє ядерне джерело тепла. У класичному зображенні це призводить до замерзання щільної плазми всередині білого карлика, що призводить до застигання зірки зсередини назовні.
Переосмислення фізики білих карликів
Однак аналіз даних із супутника Gaia Європейського космічного агентства, опублікований у 2019 році Сіхао Ченгом, Мартіном А. та Хелен Чулджян зі Школи природничих наук Інституту, суперечить цій стандартній картині. Це показало, що деякі білі карлики насправді залишаються гарячими протягом багатьох мільярдів років (значна частина віку Всесвіту). Це відкриття збентежило теоретиків, але сьогоднішня нова стаття може надати переконливе пояснення.
«Щоб ці білі карлики перестали охолоджуватися, вони повинні якимось чином виробляти додаткову енергію», — каже Ченг, який також брав участь у статті Nature. «Хоча ми спочатку не були впевнені щодо того, що це за процес, тепер ми маємо більш чітке розуміння того, як він відбувається».
Це розуміння було розроблено завдяки співпраці між Ченгом, Антуаном Бедаром з Університету Уоріка та Саймоном Блуеном з Університету Вікторії.
Вони припускають, що в деяких білих карликів щільна плазма всередині не просто замерзає зсередини назовні. Натомість тверді кристали, які утворюються при замерзанні, менш щільні, ніж рідина, і тому починають спливати на поверхню. Коли кристали піднімаються вгору, вони витісняють важчу рідину вниз. Перенесення більш щільного матеріалу до центру зірки вивільняє гравітаційну енергію, і цієї енергії достатньо, щоб перервати процес охолодження зірки на мільярди років.
«Одним із захоплюючих аспектів цього відкриття є те, що задіяна фізика схожа на те, що ми спостерігаємо в повсякденному житті: заморожені кристали всередині зірки білого карлика плавають, а не тонуть. Ми могли б порівняти їхню поведінку з кубиками льоду, що плавають у воді», — каже Ченг.
Чому це відбувається в деяких білих карликів, а не в інших, невідомо, але автори вважають, що це, ймовірно, пов’язано зі складом зірки.
«Деякі білі карлики утворюються в результаті злиття двох різних зірок. Коли ці зірки стикаються, утворюючи білого карлика, це змінює склад зірки таким чином, що може дозволити утворення плаваючих кристалів», — каже Блуен.
Наслідки Відкриття
Білі карлики зазвичай використовуються як індикатори віку: чим холодніший білий карлик, тим старшим він вважається. Однак через додаткову затримку охолодження, виявлену в деяких білих карликів, деякі зірки з певною температурою можуть бути на мільярди років старшими, ніж вважалося раніше. Краще розуміння віку та інших аспектів зірок білих карликів допоможе вченим реконструювати формування нашої галактики.
«Наша робота вимагатиме оновлення підручників з астрономії», — додає Ченг. «Ми сподіваємося, що це також спонукає астрономів переоцінити методи, які використовуються для розрахунку віку зіркового населення».
Comments