En dag vil vores sol størkne til en kæmpe krystalkugle

Vores sol og milliarder af stjerner, ligesom den er på vej mod en mærkelig, kold skæbne.

Ny forskning tyder på, at længe efter, at vi har været i ro, kogende livgivende stjerne løber tør for brændstof den vil langsomt danne en forkølelse, død, supertæt krystalkugle på størrelse med Jorden, der vil blive hængende som en gennemskinnelig gravsten i tæt på evigheden.

"Om ti milliarder af år fra nu vil universet hovedsageligt være lavet af tætte krystalkugler, " sagde Pier-Emmanuel Tremblay, en astrofysiker ved University of Warwick i Coventry, England, der ledede værket udgivet i denne uge i Natur . "I fremtiden, disse objekter vil være fuldstændig dominerende."

For at komme til denne konklusion, forskerne brugte data indsamlet af Den Europæiske Rumorganisations Gaia-teleskop til at analysere farven og lysstyrken af ​​15, 000 hvide dværgstjerner inden for 300 lysår fra Jorden.

Hvide dværgstjerner er blandt de ældste objekter i universet, og repræsenterer en af ​​de sidste livsfaser for stjerner som solen.

I øjeblikket, vores sol er omkring halvvejs gennem hovedsekvensfasen, hvilket betyder, at det skaber energi ved at fusionere brint til helium i sin kerne.

Om omkring 5 milliarder til 6 milliarder år vil den løbe tør for brint. Så vil dens kerne skrumpe, og resten af ​​stjernen vil puste op i en relativt kortvarig rød kæmpe-fase, som vil vare omkring 500 millioner til en milliard år, før den trækker sig sammen igen.

Efter denne sammentrækning kan stjernen stadig skabe energi ved at fusionere helium for at skabe kulstof og ilt, sagde Tremblay.

Imidlertid, denne form for energiproduktion brænder hurtigt og vil kun vare i et par milliarder år.

Når den proces slutter, solen vil gå ind i den hvide dværg fase, som i det væsentlige er en pensioneret stjerne, der primært består af ilt og kulstofgas.

Hvide dværgstjerner starter ekstremt varmt, men de genererer ikke længere deres egen energi. Og mens de oprindeligt udstråler tilstrækkelig varme til, at vi kan se dem i vores teleskoper, de mister langsomt deres energi over milliarder af år.

"Det er som at tage et varmt kul ud af et bål og lade det køle af ud på natten, " sagde JJ Hermes, en astronom ved University of Boston, der arbejdede på undersøgelsen.

Det er ikke muligt at observere krystalstrukturer i hvide dværgstjerner direkte, men det er muligt at se beviser for krystallisationsprocessen, sagde forfatterne.

Hvis stjernerne ikke krystalliserede, ville de afkøle med en jævn hastighed, går fra blå til orange til rød og mister lysstyrken langs en jævn skråning. Men det er ikke, hvad Gaia-dataene viser.

I stedet, forfatterne fandt et overskydende antal hvide dværgstjerner i et bestemt farve- og lysstyrkeområde.

Denne pileup, eller trafikprop i dataene tyder på, at omkring samme punkt i afkølingsprocessen, stjernerne holder simpelthen op med at blive koldere.

"Vi ser dem sidde der i hundreder af millioner og endda milliarder af år, når de burde køle af på en meget kortere tidsskala, " sagde Hermes.

Den eneste forklaring på dette er, at disse stjerner har en ekstra energikilde, sagde Tremblay.

Selvom stjernen ikke længere genererer sin egen kerneenergi, det viser sig, at når stof krystalliserer fra en væske til et fast stof, frigiver det energi.

Du kan se dette, når vandet går fra en væske til et fast stof i fryseren, Hermes forklarede. Hvis du holdt styr med et termometer, du vil opdage, at vandtemperaturen går i stå ved nul grader Celsius i et stykke tid - det nøjagtige tidspunkt, hvor H ₂ O-molekyler omarrangerer sig selv til isens krystalstruktur.

Når først krystalarrangementet er på plads, isen vil fortsætte med at køle af med mere eller mindre jævn hastighed, indtil den når samme temperatur som omgivelserne i fryseren.

Det samme sker i kernerne af disse hvide dværgstjerner undtagen over en meget længere periode, sagde forfatterne. Når ilten og kulstoffet i stjernen krystalliserer, de afgiver varme, får stjernen til at standse sin afkøling i omkring 2 milliarder år.

Mange videnskabsmænd mente, at det var sandsynligt, at hvide dværgstjerner ville danne krystaller, når de afkøles, men der var uenighed om, hvorvidt den energi, der frigives fra processen, ville være sporbar, sagde Tremblay.

Den nye opdagelse antyder, at ikke kun den energi kan spores, men det er i den øvre ende af forudsagte skøn fra teoretikere, han sagde.

Men ligesom vandet i din fryser fortsætter med at afkøle, efter at det har frigivet al sin latente energi, hvide dværge genoptager til sidst også deres afkøling.

Og når processen er færdig, bliver de til det, der er kendt som sorte dværge - kolde krystalkugler, der ikke kan spores med vores teleskoper, fordi de ikke udsender energi.

En dag i en fjern fremtid, Tremblay sagde, 97 procent af stjerner i universet vil møde denne skæbne.

©2019 Los Angeles Times
Distribueret af Tribune Content Agency, LLC.