Κάποια μέρα - πιθανώς δισεκατομμύρια χρόνια από τώρα - ο ήλιος μας θα πεθάνει. Τι συμβαίνει ακριβώς με τον ήλιο στο τέλος της μακράς ζωής του, ωστόσο, έχει διαρκέσει για συζήτηση. Νέες παρατηρήσεις που αναφέρθηκαν σε μια μελέτη στο περιοδικό Nature αποκαλύπτουν ότι τα περισσότερα αστέρια, συμπεριλαμβανομένου του ήλιου, πιθανότατα θα μετατραπούν σε γιγαντιαία κρυστάλλινα διαστήματα σχετικά με το μέγεθος της Γης που θα σηματοδοτήσει το σημείο όπου ήταν κάποτε το ηλιακό μας σύστημα.
Το εύρημα προέρχεται από το διαστημικό τηλεσκόπιο Gaia της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας, το οποίο έδωσε μια προσεκτική ματιά στο χρώμα και τη φωτεινότητα των 15.000 αστεριών που είναι γνωστά ως λευκοί νάνοι μέσα σε περίπου 300 έτη φωτός της Γης. Πενήντα χρόνια πριν, οι αστρονόμοι πρόβλεψαν ότι, στο τέλος της ζωής ενός λευκού νάνου, θα δροσίευαν αρκετά για να μεταβούν από ένα υγρό σε ένα στερεό και να κρυσταλλωθούν, αλλά δεν είχαν καμία απόδειξη. Αυτή η νέα μελέτη δίνει τα πρώτα στοιχεία παρατήρησης ότι τα υπολείμματα αστέρι πράγματι δροσίζονται σε κοσμικές μπάλες ντίσκο.
Στην πραγματικότητα, ο κύριος συγγραφέας και αστρονόμος Pier-Emmanuel Tremblay του Πανεπιστημίου του Warwick λέει στην Deborah Netburn στο Los Angeles Times ότι η πλειοψηφία των αστεριών στο γνωστό σύμπαν τελικά θα κρυσταλλωθεί.
"Σε δεκάδες δισεκατομμύρια χρόνια από τώρα, το σύμπαν θα γίνει σε μεγάλο βαθμό από πυκνές κρυστάλλινες σφαίρες", λέει. "Στο μέλλον, αυτά τα αντικείμενα θα είναι εντελώς κυρίαρχα."
Τι είναι λοιπόν ένας λευκός νάνος; Βασικά, είναι ένα από τα τελικά στάδια της ζωής ενός αστεριού. Τα αστέρια μεσαίου μεγέθους τροφοδοτούν την ύπαρξή τους με την τήξη του υδρογόνου στο ήλιο στους υπέρθερμους πυρήνες τους. Η ενέργεια και η πίεση που απελευθερώνονται από αυτές τις πυρηνικές αντιδράσεις παράγουν θερμότητα και πίεση προς τα έξω για να διατηρήσουν το αστέρι σταθερό. Εντούτοις, τα αστέρια μικρού έως μεσαίου μεγέθους - που ορίζονται ως οτιδήποτε με μάζα μικρότερη από περίπου 8 φορές τη μάζα του ήλιου μας - θα μετατρέψουν το μεγαλύτερο μέρος του υδρογόνου τους στο ήλιο. Η πίεση από αυτές τις αντιδράσεις δεν θα μπορέσει να ξεπεράσει τη δύναμη της βαρύτητας από τον πυρήνα του αστέρα. Το αστέρι θα αρχίσει να συρρικνώνεται από μόνο του και στη συνέχεια θα αρχίσει να ζεσταίνεται ξανά και θα ξεκινήσει τη σύντηξη του τελευταίου εναπομένοντος υδρογόνου έξω από τον πυρήνα σε ένα καύσιμο που θα αναγκάσει το αστέρι να επεκταθεί μαζικά σε έναν κόκκινο γίγαντα. Αυτό θα γίνει αρκετά ζεστό για να συντήξει τον πυρήνα του ηλίου στα βαρύτερα στοιχεία οξυγόνο και άνθρακα. Μετά από αυτό, θα εκραγεί από τα εξωτερικά στρώματα του, και αυτό που παραμένει είναι ένας λευκός νάνος, ή ο εξαντλημένος πυρήνας του αστέρα που θα επιβραδύνει δροσερό για αρκετά δισεκατομμύρια χρόνια.
Σύμφωνα με τον Netburn, εάν οι λευκοί νάνοι απλά δροσιστούν με την πάροδο του χρόνου και δεν μετατραπούν σε κρυστάλλους, τα αστέρια θα αλλάξουν το χρώμα και θα χάσουν τη φωτεινότητα σε ένα ομαλό, προβλέψιμο μονοπάτι, μετατρέποντας από το μπλε σε πορτοκαλί σε κόκκινο καθώς κρυώνουν.
Αλλά τα δεδομένα της τηλεσκοπίας Gaia έδειξαν ότι πολλοί λευκοί νάνοι σταμάτησαν να ψύχονται για εκατομμύρια και μερικές φορές δισεκατομμύρια χρόνια αντί να ακολουθούν αυτήν την προβλέψιμη διαδρομή και αντ 'αυτού απελευθερώνουν ενέργεια. Η πιο λογική εξήγηση είναι ότι κατά τη διάρκεια αυτής της χρονικής περιόδου ο λευκός νάνος κρυσταλλώνει, μια διαδικασία που εκπέμπει ενέργεια.
"Είδαμε έναν σωρό από λευκούς νάνους συγκεκριμένων χρωμάτων και φωτεινών που διαφορετικά δεν είχαν συνδεθεί από κοινού με την εξέλιξή τους", λέει ο Pier-Emmanuel σε δελτίο τύπου. «Συνειδητοποιήσαμε ότι αυτό δεν ήταν ένας ξεχωριστός πληθυσμός λευκών νάνων, αλλά η επίδραση της ψύξης και της κρυστάλλωσης προβλεπόταν πριν από 50 χρόνια».
Οι ερευνητές πίστευαν ότι αν οι λευκοί νάνοι κρυσταλλωθούν, η ενέργεια που αποδίδεται από τη διαδικασία θα είναι πολύ μικρή για να ανιχνεύσουν οι αστρονόμοι. Αλλά αυτό δεν συμβαίνει, και η ενέργεια που εκπέμπεται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας βρίσκεται στο ανώτερο άκρο των προβλέψεων. Σε άλλο δελτίο τύπου, ο Tremblay λέει ότι πιθανόν να έχει σχέση με τη σύνθεση των νάνων.
"Όχι μόνο έχουμε αποδεικτικά στοιχεία για απελευθέρωση θερμότητας κατά την στερεοποίηση, αλλά χρειάζεται πολύ περισσότερη απελευθέρωση ενέργειας για να εξηγήσουμε τις παρατηρήσεις. Πιστεύουμε ότι αυτό οφείλεται στο ότι το οξυγόνο κρυσταλλώνεται πρώτα και στη συνέχεια βυθίζεται στον πυρήνα, μια διαδικασία παρόμοια με την καθίζηση σε ένα κοίτη του ποταμού στη Γη », λέει. "Αυτό θα ωθήσει τον άνθρακα προς τα πάνω, και αυτός ο διαχωρισμός θα απελευθερώσει την βαρυτική ενέργεια."
Ενώ γνωρίζουμε ότι αυτά τα αστέρια γίνονται κρυστάλλινες σφαίρες είναι αρκετά ενδιαφέρουσα, έχει πρακτικές συνέπειες για τους αστρονόμους. Επειδή οι λευκοί νάνοι ήταν γνωστοί για να κρυώσουν με σταθερό ρυθμό, συνηθίζονται συχνά στις συστάδες αστέρων. Αλλά ο ρυθμός με τον οποίο κρυσταλλώνεται ένας λευκός νάνος εξαρτάται από τη μάζα του, με μεγαλύτερα αστέρια να περνούν από τη διαδικασία κρυστάλλωσης μετά από ένα δισεκατομμύριο χρόνια, ενώ τα μικρότερα αστέρια θα μπορούσαν να πάρουν δισεκατομμύρια χρόνια περισσότερο για να ξεκινήσουν την κρυστάλλωση. Οι ερευνητές λένε ότι πρέπει να δημιουργήσουν καλύτερα μοντέλα για τον τρόπο με τον οποίο τα αστέρια αυτά κρυσταλλώνονται, προκειμένου να τα χρησιμοποιήσουν για να χτίσουν καλύτερα αστέρια.
Η Γη εξακολουθεί να έχει αρκετό χρόνο πριν, μέχρι ο Ήλιος να μετατραπεί σε τεράστιο astro-πολυέλαιος. Εκτιμάται ότι θα διαρκέσει περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν καίγεται από το καύσιμο και γίνεται λευκός νάνος και θα χρειαστούν άλλα 5 δισεκατομμύρια χρόνια για να κρυώσει και να κρυσταλλωθεί.
