Efter solen dør,

Vores sol kan ligne en evig kugle af brændende gas, men en dag dør den. Det kan lyde som en bummer, især for alt, hvad der lever på Jorden i et par milliarder år, men der er en lys side ved solnedgangen. Ifølge forskning offentliggjort i tidsskriftet Nature i januar 2019, vores døde stjerne vil efterlade en skinnende arv og blive til en massiv krystal. Dette er ikke den type krystal, du finder i en gennemsnitlig lysekrone, imidlertid.

Inden vi begynder at tale om supersized stjernekrystaller, vi skal først forstå, hvordan stjerner som vores sol lever og dør.

Fra kæmpe til dværg

Solen er drevet af atomfusion. Dens massive tyngdekraft knuser brintatomer sammen i kernen for at skabe helium, og de enorme mængder energi, der frigives ved disse fusionsprocesser, skubber udad, opretholde en glad ligevægt. Så længe der er masser af brintbrændstof, der fodrer denne proces, kernen forbliver omtrent den samme størrelse og temperatur (ca. 15 millioner Kelvin), producerer energi, der udstråler i hele solsystemet, i sidste ende pleje udviklingen af ​​liv på en bestemt beboelig planet kaldet Jorden. Denne hydrogenforbrændingsfase varer 90 procent af vores sols levetid, en periode med stjerneliv kendt som "hovedsekvensen". Vi er i øjeblikket omkring 4,5 milliarder år inde i vores sols hovedsekvensdage - eller cirka halvvejs gennem dets liv.

Hvad sker der, når det brint er brugt op? Ting begynder at blive lidt skøre, mildt sagt. Uden det ydre tryk af energien skabt ved fusion af brint, solens tyngdekraft overvælder kernen, knuse det i et mindre rum og øge dets temperatur ti gange. Det er dog ok; de tungere heliumkerner begynder at smelte sammen, skaber det ydre tryk igen for at opretholde ligevægt. Det forudsiges, at dette vil begynde at ske om cirka 5 milliarder år, markeret med en pludselig strøm af energi kendt som en "heliumblitz". Når heliumet smelter, kulstof og ilt dannes, og temperaturen i kernen stiger endnu en gang.

Kort efter, endnu tungere elementer begynder også at smelte sammen, og solen i det hele taget vil se lidt værre ud for slid. Det vil begynde at svulme op, sprænger interplanetarisk rum med vilde solvind, der begynder at fjerne dets øverste lag. Selvom vores sol ikke er massiv nok til at eksplodere som en supernova, det vilje blive til en rød kæmpestjerne, muligvis udvide sig ud over Jordens bane. Og det er ikke godt. Vores planet bliver skål.

Efter vores stjernes død, det efterlader de sprøde rester af solplasma - skaber en smuk planetarisk stjernetåge beriget med nydannede tunge elementer, der vil fortsætte med at skabe den næste generation af stjerner og planeter - og i sin kerne vil være en varm stjerne rest kendt som en hvid dværg, en lillebitte, tæt stjerne, der glimter kraftigt, et vidnesbyrd om solen, der før var på sin plads.

Hvide dværge kan klare sig selv i milliarder af år, før de suser ud og dæmper for evigt, men dette er ikke slutningen på historien. Ved hjælp af observationer fra den europæiske Gaia -mission, som i øjeblikket foretager præcisionsmålinger af stjerner i hele vores galakse, forskere ved University of Warwick i U.K. er faldet over en hvid dværghemmelighed, der er forblevet skjult.

Indtil nu.

Krystaldværgen

Kort efter dannelsen, hvide dværge er ekstremt varme, udstråler den intense energi, der engang blev holdt i kernen i hovedsekvensstjernen, der kom foran dem. Over milliarder af år efter dannelsen, hvide dværge langsomt afkøles og, på et bestemt tidspunkt, ilt og kulstof, de indeholder, vil gennemgå en faseovergang - svarende til, at flydende vand fryser og bliver til fast is, kun ved meget mere ekstreme temperaturer og tryk - størkner til en enorm krystal.

"Alle hvide dværge vil krystallisere på et tidspunkt i deres udvikling, selvom mere massive hvide dværge går hurtigere igennem processen, "Pier-Emmanuel Tremblay, fra University of Warwick's Department of Physics og leder af undersøgelsen, sagde i en pressemeddelelse. "Det betyder, at milliarder af hvide dværge i vores galakse allerede har afsluttet processen og i det væsentlige er krystalkugler på himlen. Selve solen vil blive en krystalhvid dværg om cirka 10 milliarder år."

Tremblays team analyserede Gaia -observationer for at måle lysstyrken og farverne på 15, 000 hvide dværge inden for 300 lysår fra Jorden. Det, de fandt, var et overskud (eller en "ophobning") i populationen af ​​stjerner med bestemte farver og lysstyrke. De indså, at denne gruppe af stjerner repræsenterede en lignende fase i stjernernes udvikling, hvor betingelserne er rigtige for, at denne faseovergang kan forekomme, forårsager forsinkelse i køling, dermed bremse ældningsprocessen. Forskerne fandt ud af, at nogle af disse stjerner havde forlænget deres levetid med op til 2 milliarder år.

"Dette er det første direkte bevis på, at hvide dværge krystalliserer, eller overgang fra flydende til fast, "tilføjede Tremblay, også i erklæringen. "Det blev forudsagt for halvtreds år siden, at vi skulle observere en ophobning af antallet af hvide dværge ved visse lysstyrker og farver på grund af krystallisering, og først nu er dette blevet observeret."

Krystalliserede hvide dværge er ikke bare en stjernernes nysgerrighed; deres kvante makeup er ulig alt, hvad vi kan genskabe i laboratoriet. Når det hvide stjernemateriale krystalliserer, dets materiale bliver ordnet på et kvante niveau, kerner, der tilpasser sig som et 3D -gitter, der skaber en metallisk iltkerne og et ydre lag beriget med kulstof.

Så, der har vi det, efter stjerner som vores sol dør, deres historier er ikke slut. Alle hvide dværge vil gennemgå denne krystalliseringsfase, fylder galaksen med massive diamantlignende stjernerester.

Da Beatles sang deres hitmelodi, "Lucy i himlen med diamanter, "måske henviste de ikke til LSD, som populærkulturen ville få os til at tro. Måske var de et nik til de milliarder af stjernediamanter, som vi nu ved, fylder nattehimlen.