Mult timp după ce fuziunea nucleară, care este principala sursă de energie a stelelor active, s-a oprit, Soarele se va transforma într-un cristal uriaș care se va alătura nenumăratelor cristale de acest fel din galaxia Calea Lactee.

Astronomii au descoperit dovezi că stelele pitice albe masive se solidifică în cristale după sfârşitul vieţii lor active. Această constatare ar putea pune sub semnul întrebării modul cum sunt calculate vârstele unora dintre cele mai vechi obiecte din Univers.

Pe baza datelor obţinute cu ajutorul satelitului Gaia al Agenției Spațiale Europene, cercetătorii din Marea Britanie, Canada și SUA au găsit dovezi care susţin o ipoteză, lansată în urmă cu 50 de ani, care descrie etapele pe care le parcurg nenumărate stele înainte de a-și încheia viața sub forma unor cristale.

„Aceasta este prima dovadă directă a faptului că stelele pitice albe cristalizează, adică trec dintr-o fază lichidă într-una solidă.

În urmă cu 50 de ani s-a prezis că ar trebui să observăm un număr mare de stele pitice albe având o anumită luminozitate și culoare, care sunt consecinţe ale procesului de cristalizare. Abia acum am observat acest lucru”, a declarat fizicianul Pier-Emmanuel Tremblay de la University of Warwick.

În timp ce stelele masive, care sunt mult mai mari decât Soarele, sfârşesc sub formă de supernove, majoritatea stelelor similare Soarelui din Univers se transformă în stele pitice albe.

Stea pitică albă

Stea pitică albă. Credit: University of Warwick/Mark Garlick

După epuizarea hidrogenului, stelele precum Soarele încep să se răcească și să se contracte, pierzându-şi învelişul exterior. Pe măsură ce miezul stelei continuă să se micșoreze, heliul formează elemente mai grele, precum carbon și oxigen.

Rezultatul final este o stea pitică albă, o sferă de mărimea Pământului atât de densă încât un 1 cm3 din miezul acestei stele cântăreşte aproximativ 10 tone.

În final şi aceste stele se vor transforma în stele pitice negre, atunci când ele nu mai au suficientă energie pentru a genera căldură sau lumină (fotoni).

Pe baza timpul estimat de oamenii de ştiinţă pentru ca stelele pitice albe să devină stele pitice negre, puține stele pitice albe ar fi trebuit să ajungă până în acel punct. Existenţa stelelor pitice negre este doar postulata teoretic, iar găsirea unei astfel de stele ar schimba profund modul cum este estimată vârsta Universului.

Modul cum stelele pitice albe îşi pierd căldura a reprezentat mult timp un subiect de dezbatere în rândul oamenilor de ştiinţă.

Într-o stea pitică albă electronii atomilor de carbon şi oxigen se mișcă liber transportând treptat căldura spre suprafața stelei. Teoretic, sub o anumită temperatură nu mai există suficientă energie pentru ca nucleele atomilor să se deplaseze, astfel încât acestea se blochează formând o vastă structură cristalină care eliberează o cantitate semnificativă de energie.

În cazul stelelor pitice albe cristalizarea coincide cu un proces care leagă miezul stelei cu straturile sale exterioare, permițând eliminarea ușoară a energiei termice. Astfel, steaua se răcește destul de eficient.

Cercetătorii au obţinut date de la mai mult de 15.000 de obiecte cosmice care ar putea fi stele pitice albe, toate aflate la o distanţă de aproximativ 300 de ani-lumină de Pământ.

După ce au comparat masele și vârstele acestor stele, cercetătorii au descoperit că există mai multe stele, având o anumită luminozitate și culoare, decât ar fi trebui să existe pe baza modelelor teoretice.

Această descoperire este conformă cu unele preziceri teoretice privind modul cum stelele piticele albe, având o anumită masă, se răcesc, ceea ce sugerează că procesul de cristalizare se produce mult mai devreme în stelele pitice albe care au o masă care o depăşeşte pe cea a Soarelui.

„Toate stelele pitice albe se vor cristaliza, la un moment dat, în evoluția lor, deși acest proces se produce mai devreme în cazul stelelor pitice albe masive.

Acest lucru înseamnă că pentru miliarde de stele pitice albe din galaxia noastră acest proces s-a încheiat și ele sunt, practic, sfere de cristal pe cer”, a declarat Tremblay.

Confirmarea acestui model are câteva implicații importante privind modul de estimare a vârstei unora dintre dintre cele mai răspândite obiecte din galaxia Calea Lactee.

Deoarece cristalizarea începe înainte ca stelele pitice albe să-şi piardă căldura, răcirea lor este împiedicată, ceea ce înseamnă că vârsta acestor stele se poate mări cu până la 2 miliarde de ani.

Cercetătorii au descoperit modele de cristalizare în fazele iniţiale ale stelelor pitice albe masive şi au constatat, de asemenea, o pierdere de energie considerabil mai mare decât se așteptau în momentul în care aceste stele au rămas fără energie termică.

„Noi credem că acest lucru este o consecință a faptului că oxigenul cristalizează primul și se scufundă în miez, un proces similar cu sedimentarea albiei unui râu pe Pământ”, a declarat Tremblay.

Pentru astronomi această descoperire este importantă, deoarece îi poate ajuta să înţeleagă mai bine modul cum se schimbă în timp stelele similare Soarelui şi evoluția galaxiilor.

Pentru noi studiul cercetătorilor nu este decât un alt memento că în furnalele stelare există mai multe nestemate decât ne-am imaginat vreodată.

Această cercetare a fost publicată în Nature.

Sursă: Science Alert