Схематическое изображение двух сценариев кристаллизации белых карликов. Фото: ЕКА/Гея
Ученые выяснили, почему некоторые белые карлики загадочным образом перестают охлаждаться, меняя представления о том, сколько лет звездам на самом деле и что с ними происходит, когда они умирают.
Считается, что белые карлики — это «мертвые звезды», которые со временем постоянно остывают. Однако в 2019 году данные спутника Gaia Европейского космического агентства (ЕКА) обнаружили популяцию звезд-белых карликов, которые перестали остывать более восьми миллиардов лет. Это предполагало, что некоторые белые карлики могут генерировать значительную дополнительную энергию, что противоречит классической картине «мертвых звезд», и астрономы изначально не были уверены, как это могло произойти.
Сегодня новое исследование, опубликованное в журнале Nature под руководством доктора Антуана Бедара из Университета Уорика и доктора Саймона Блуэна из Университета Виктории (Канада), раскрывает механизм этого загадочного наблюдения.
Более 97% звезд Млечного Пути в конечном итоге станут белыми карликами. Ученые уже давно считали, что эти звезды находятся на закате своей жизни. Исчерпав свой источник ядерной энергии, они перестают производить тепло и остывают, пока плотная плазма в их недрах не замерзнет до твердого состояния, а звезда не затвердеет изнутри. Этот процесс охлаждения может занять миллиарды лет.
Согласно новому исследованию, у некоторых белых карликов плотная плазма внутри не просто замерзает изнутри. Вместо этого твердые кристаллы, образующиеся при замерзании, менее плотны, чем жидкость, и поэтому хотят плавать. По мере того, как кристаллы всплывают вверх, они вытесняют более тяжелую жидкость вниз. Транспорт более тяжелого материала к центру звезды высвобождает гравитационную энергию, и этой энергии достаточно, чтобы прервать процесс охлаждения звезды на миллиарды лет.
Антиона Бедар, научный сотрудник Университета Уорика, сказала: «Это объяснение соответствует всем наблюдательным свойствам необычной популяции белых карликов. Впервые этот механизм переноса наблюдается у звезд любого типа, и это очень интересно: не каждый день мы открываем совершенно новое астрофизическое явление».
У исследователей есть гипотеза о том, почему это происходит с одними звездами, но не с другими. Саймон Блуэн, национальный научный сотрудник Канадского института теоретической астрофизики при Университете Виктории, объяснил: «Разница, вероятно, связана с составом звезды. Некоторые звезды-белые карлики образуются в результате слияния двух разных звезд. Когда эти звезды сталкиваются чтобы сформировать белого карлика, он меняет состав звезды таким образом, что может образовываться плавающие кристаллы».
Это новое открытие потребует не только пересмотра учебников по астрономии, но и пересмотра астрономами процесса, который они используют для определения возраста звездного населения. В настоящее время белые карлики обычно используются в качестве индикаторов возраста: чем холоднее белый карлик, тем он старше. Однако из-за дополнительной задержки охлаждения, обнаруженной у некоторых белых карликов, некоторые звезды данной температуры могут быть на миллиарды лет старше, чем считалось ранее.
Бедар добавил: «Обнаруженный нами транспортный механизм означает, что некоторые белые карлики сияют так же ярко, как «обычные» звезды, в течение миллиардов лет. Это усложняет определение возраста и использование белых карликов для реконструкции формирования нашей галактики».
Информация от: Университетом Уорика
