Podaci snimljeni ESA-inom svemirskom letjelicom Gaia pokazali su prvi put kako se bijeli patuljci, mrtvi ostaci zvijezda poput našeg Sunca, pretvaraju u čvrste sfere nakon što se vrući plin unutar njih ohladi.
Ovaj postupak skrućivanja ili kristalizacije materijala unutar bijelih patuljaka predvidio se prije 50 godina, ali astronomi nisu uspjeli dovoljno promatrati ove objekte kako bi vidjeli uzorak koji otkriva taj postupak.
"Nekada smo imali samo nekoliko stotina bijelih patuljaka, a mnogi od njih bili su u grozdovima otprilike iste dobi", kaže Pierre-Emmanuel Tremblay sa Sveučilišta u Warwicku u Velikoj Britaniji, vodeći autor rada koji opisuje rezultate.
Uz pomoć Gaia dobili smo više informacija. Dobiveno je puno podataka s različitih predmeta s različitim udaljenostima, svjetlinom i bojom. To su stotine tisuća bijelih patuljaka na vanjskom disku Mliječnog puta, različitih masa i različitih dobnih skupina.
Upravo u točnoj procjeni udaljenosti do tih zvijezda Gaia je napravila proboj, omogućujući astronomima da izmjere njihovu pravu svjetlinu s neviđenom točnošću.
(Glavna fotografija prikazuje bijelog patuljka, mrtvog ostatka zvijezde poput našeg Sunca, s kristaliziranom čvrstom jezgrom.)
Bijeli patuljci su ostaci zvijezda srednje veličine slične našem Suncu. Nakon što su ove zvijezde spalile sve nuklearno gorivo u svojoj jezgri, oni su oslobodili svoje vanjske slojeve, ostavljajući iza sebe vruću jezgru koja se počinje hladiti.
Ti ostaci superzvuka još uvijek emitiraju toplinsko zračenje dok se hlade i astronomi su vidljivi kao prilično slabi predmeti. Procjenjuje se da će se do 97% zvijezda na Mliječnom putu s vremenom pretvoriti u bijele patuljke, dok će se oni najmasovniji pretvoriti u neutronske zvijezde ili crne rupe.
Promotivni video:
Hlađenje bijelih patuljaka traje milijarde godina. Kad postignu određenu temperaturu, početno vruća tvar unutar zvijezdene jezgre počinje kristalizirati i postaje kruta. Proces je sličan pretvaranju tekuće vode u led na Zemlji na nultim temperaturama, osim što je temperatura na kojoj se ovo očvršćavanje događa u bijelim patuljcima izuzetno visoka -
oko 10 milijuna Celzijevih stupnjeva.
U ovoj su studiji astronomi analizirali više od 15 000 ostataka zvijezda kandidata 300 svjetlosnih godina od Zemlje. Gaia je te kristalizirajuće bijele patuljke mogla vidjeti kao posebnu skupinu.
"Vidjeli smo veliki broj bijelih patuljaka različitih boja i nijansi koji nisu bili povezani jedno s drugim u pogledu njihove evolucije", kaže Pierre-Emmanuel.
„Shvatili smo da to nije odvojena populacija bijelih patuljaka, već efekt hlađenja i kristalizacije predviđen prije 50 godina."
Čini se da toplina oslobođena tijekom ovog procesa kristalizacije, koji traje nekoliko milijardi godina, usporava evoluciju bijelih patuljaka.
"Bijeli patuljci tradicionalno se upotrebljavaju za datiranje starosti zvijezdanih populacija poput zvijezdanih grozdova", objašnjava Pierre-Emmanuel.
„Sada moramo razviti bolje modele kristalizacije kako bismo dobili preciznije procjene starosti ovih sustava."
Ne kristaliziraju se svi bijeli patuljci jednakom brzinom. Masivne zvijezde se brže hlade i dostižu temperature na kojima dolazi do kristalizacije u oko milijardu godina. Bijeli patuljci manje mase, bliže očekivanoj završnoj fazi Sunca, hlade se sporije, potrebno je do šest milijardi godina da se pretvore u mrtve čvrste sfere.
Sunce ima još oko pet milijardi godina prije nego što postane bijeli patuljak, a astronomi procjenjuju da će trebati još pet milijardi godina nakon toga da se konačno ohlade do kristalne sfere.
"Ovaj rezultat naglašava svestranost Gaia i njezine brojne primjene", kaže Timo Prusti, znanstvenik Projekta Gaia u ESA-i.
