I en prosess som ikke er ulik aldring av mennesker, har de fleste stjerner som kommer inn i siste kapittel i livet, en tendens til å krympe, krympe seg og sakte bli hvite. Astronomer kaller disse kalde, tette skallene til en gang-mektige stjerner hvite dverger, og i motsetning til mennesker, kan doseringen deres vare i milliarder av år.
I den tiden brenner stjerner med masser mellom omtrent en tidel og åtte ganger massen av solen vår opp den siste av kjernenergien deres, kaster de brennende ytre lagene og sanker ned i ultrakompakte kjerner som pakker om en solverdi av masse til en planet -størrelse pakke. Selv om dette kan høres ut som en unglamorøs avslutning for en stjerne, viser en ny studie publisert i dag (9. januar) i tidsskriftet Nature at hvitt dvergskap kan være bare starten på en vakker ny metamorfose.
I en studie av mer enn 15 000 kjente hvite dverger rundt Melkeveien, konkluderte et team med astronomer fra University of Warwick i Storbritannia at døende stjerner ikke bare svimler av eksistensen - de blir først til lysende krystallkuler.
"Alle hvite dverger vil utkrystallisere seg på et tidspunkt i evolusjonen," sa hovedforfatterforfatteren Pier-Emmanuel Tremblay, en astrofysiker ved University of Warwick, i en uttalelse. "Dette betyr at milliarder av hvite dverger i galaksen vår allerede har fullført prosessen og egentlig er krystallkuler på himmelen."
Hvis det er nøyaktig, er også Jordens sol - i tillegg til anslagsvis 97 prosent av stjernene i Melkeveien - bestemt til å avslutte sine dager som krystallkuler som skinner gjennom kosmos.
Gaia på himmelen med krystaller
For sin nye studie brukte Tremblay og kollegene observasjoner fra European Space Agency's Gaia-satellitt for å analysere lysstyrken og fargene til rundt 15 000 kjente hvite dverger som ligger innenfor 300 lysår fra Jorden. De så at et overskudd av stjerner så ut til å dele de samme lysstyrke og farger, uavhengig av stjernenes størrelser og aldre.
Disse stjerners ensartede utseende antydet at dvergene hadde nådd en slags fast fase i utviklingen, og en som kunne spenne over milliarder av år. Ved å bruke modeller for stjerneutvikling bestemte forskerne at disse dvergene alle hadde nådd en fase hvor latent varme ble frigjort fra kjernene deres i store mengder, noe som reduserte kjøling betydelig. Og når en hvit dverg avkjøles nok, skrev forfatterne, begynner den smeltede væsken i kjernen å stivne - med andre ord begynner stjernen å vende seg til krystall.
I følge Tremblay gir denne studien "det første direkte beviset på at hvite dverger krystalliserer seg", og endelig støtter en hypotese som forskerne første gang hadde reist for 50 år siden. Hvis disse funnene er riktige, kan de gi forskere grunn til å tenke nytt på måten de har datert himmelobjekter på. Fordi det kan ta en stjerne mange milliarder av år å oppnå status som hvit dverg, bruker astronomer ofte disse eldste statsmennene for å komme med datointervaller for galakser og andre himmellegemer i en gitt dvergs nabolag.
Ifølge den nye studien, kan imidlertid varmen som frigjøres i en hvit dvergs krystalliseringsfase bremse stjernens avkjøling med så mange som 2 milliarder år. Hvis det er tilfelle, kan kjente hvite dverger være milliarder av år eldre enn antatt. Dette kompliserer en allerede mystisk kronologi; forskere er ikke sikre på hvor lenge en døende stjerne kan forbli en hvit dverg før den slutter å avgi lys og varme helt og blir dermed det noen forskere kaller en "svart dverg." Dette teoretiske sluttpunktet for den stjerneutviklingen har aldri blitt observert, ettersom forskere tror det kan ta en stjernefjerdrillioner av år å nå denne tilstanden. I en alder som er 13,8 milliarder år gammel, er universet vårt altfor ungt til å være vertskap for slike eldresoler.
Ytterligere forskning er nødvendig for at forskere skal bedre forstå stjernenes liv og død, og for å finpusse deres kosmiske dateringsmetoder. Heldigvis, takket være Gaia-satellittens omfattende observasjoner, er det et enestående antall kjente hvite dverger som bare klør for å dele historiene om deres lange, lange liv.
"Før Gaia hadde vi 100 til 200 hvite dverger med presise avstander og lysstyrker," sa Tremblay. "Nå har vi 200 000."
