Astrofysikere løfter sløret for nyt fænomen udfordrende lærebogsdefinition af hvide dværgstjerner

Forskere har afsløret, hvorfor nogle hvide dværge på mystisk vis holder op med at køle - ændrer ideer om, hvor gamle stjerner egentlig er, og hvad der sker med dem, når de dør.

Hvide dværgstjerner antages universelt at være 'døde stjerner', der konstant afkøles over tid. Men i 2019 opdagede data fra Den Europæiske Rumorganisations (ESA's) Gaia-satellit en population af hvide dværgstjerner, der er holdt op med at afkøle i mere end otte milliarder år. Dette antydede, at nogle hvide dværge kan generere betydelig ekstra energi, i modstrid med det klassiske "døde stjerne"-billede, og astronomer var oprindeligt ikke sikre på, hvordan dette kunne ske.

I dag er ny forskning offentliggjort i Nature , ledet af Dr. Antoine Bédard fra University of Warwick og Dr. Simon Blouin fra University of Victoria (Canada), afslører mekanismen bag denne forvirrende observation.

Over 97 % af stjernerne i Mælkevejen vil med tiden blive hvide dværge. Forskere har længe anset disse stjerner for at være i slutningen af ​​deres liv. Efter at have opbrugt deres kerneenergikilde holder de op med at producere varme og afkøles, indtil det tætte plasma i deres indre fryser til en fast tilstand, og stjernen størkner indefra og ud. Denne afkølingsproces kan tage milliarder af år.

Ifølge den nye forskning fryser det tætte plasma i det indre hos nogle hvide dværge ikke bare indefra og ud. I stedet er de faste krystaller, der dannes ved frysning, mindre tætte end væsken og vil derfor gerne flyde. Når krystallerne flyder opad, forskyder de den tungere væske nedad. Transporten af ​​tungere materiale mod stjernens centrum frigiver gravitationsenergi, og denne energi er nok til at afbryde stjernens afkølingsproces i milliarder af år.

Antione Bédard, en forsker ved University of Warwick, sagde:"Denne forklaring matcher alle observationsegenskaberne for den usædvanlige hvide dværgpopulation. Dette er første gang, denne transportmekanisme er blevet observeret i nogen form for stjerne, hvilket er spændende:det er ikke hver dag, vi afslører et helt nyt astrofysisk fænomen."

Forskerne har en hypotese om, hvorfor dette sker i nogle stjerner, men ikke andre. Simon Blouin, en canadisk Institut for Teoretisk Astrofysik National Fellow ved University of Victoria, forklarede:"Forskellen skyldes sandsynligvis stjernens sammensætning. Nogle hvide dværgstjerner dannes ved sammensmeltningen af ​​to forskellige stjerner. Når disse stjerner kolliderer for at danne den hvide dværg ændrer den sammensætningen af ​​stjernen på en måde, der kan tillade dannelsen af ​​flydende krystaller."

Denne nye opdagelse vil ikke kun kræve, at astronomilærebøger skal revideres, men også at astronomer genovervejer den proces, de bruger til at bestemme stjernepopulationernes alder. I øjeblikket bruges hvide dværge rutinemæssigt som aldersindikatorer:Jo køligere en hvid dværg er, jo ældre antages den at være. Men på grund af den ekstra forsinkelse i afkøling, der findes hos nogle hvide dværge, kan nogle stjerner ved en given temperatur være milliarder af år ældre end tidligere antaget.

Bédard tilføjede:"Den transportmekanisme, vi har afdækket betyder, at nogle hvide dværge skinner lige så stærkt som 'normale' stjerner i milliarder af år. Dette komplicerer aldersdatering og vores brug af hvide dværge til at rekonstruere dannelsen af ​​vores galakse."

Flere oplysninger: Simon Blouin, Flydende krystaller standser afkølingen af ​​hvide dværgstjerner, Nature (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07102-y. www.nature.com/articles/s41586-024-07102-y

Journaloplysninger: Natur

Leveret af University of Warwick