Údaje zachytené vesmírnou loďou Gaia v ESA prvýkrát ukázali, ako sa bieli trpaslíci, mŕtve zvyšky hviezd, ako je naše Slnko, premenia na pevné gule, keď sa v nich horúci plyn v nich ochladzuje.
Tento proces tuhnutia alebo kryštalizácie materiálu vo vnútri bielych trpaslíkov bol predpovedaný pred 50 rokmi, ale astronómovia neboli schopní pozorovať dosť týchto objektov, aby videli vzorku, ktorá tento proces odhaľuje.
„Zvyčajne sme mali len niekoľko stoviek bielych trpaslíkov a mnohí z nich boli v zoskupeniach približne rovnakého veku,“hovorí Pierre-Emmanuel Tremblay z University of Warwick vo Veľkej Británii, hlavný autor článku, ktorý opisuje výsledky.
S pomocou Gaia sme získali viac informácií. Mnoho údajov bolo prijatých z rôznych objektov s rôznou vzdialenosťou, jasom a farbou. To sú stovky tisíc bielych trpaslíkov na vonkajšom disku Mliečnej dráhy s rôznymi hmotnosťami a rôznym vekom.
Práve v presnom odhade vzdialenosti od týchto hviezd Gaia robí prielom, čo umožňuje astronómom zmerať ich skutočný jas s bezprecedentnou presnosťou.
(Hlavná fotografia ukazuje bieleho trpaslíka, mŕtveho zvyšku hviezdy, ako je naše Slnko, s kryštalizovaným pevným jadrom.)
Bieli trpaslíci sú pozostatky stredne veľkých hviezd podobných našej Slnku. Keď tieto hviezdy spálili všetky jadrové palivo v ich jadre, uvoľnili svoje vonkajšie vrstvy a zanechali za sebou horúce jadro, ktoré sa začalo ochladzovať.
Tieto zvyšky superdense stále emitujú tepelné žiarenie, keď sa ochladzujú a sú viditeľné pre astronómov ako skôr slabé objekty. Odhaduje sa, že až 97% hviezd v Mliečnej dráhe sa nakoniec zmení na biele trpaslíky, zatiaľ čo najmasívnejšie sa ukážu ako neutrónové hviezdy alebo čierne diery.
Propagačné video:
Chladenie bielych trpaslíkov trvá miliardy rokov. Akonáhle dosiahnu určitú teplotu, pôvodne horúca hmota v jadre hviezdy začne kryštalizovať a stáva sa tuhou. Tento proces je podobný premene tekutej vody na ľad na Zemi pri nulových teplotách s tým rozdielom, že teplota, pri ktorej k tomuto tuhnutiu dochádza u bielych trpaslíkov, je mimoriadne vysoká -
asi 10 miliónov stupňov Celzia.
V tejto štúdii astronómovia analyzovali viac ako 15 000 kandidátnych hviezdnych zvyškov 300 svetelných rokov od Zeme. Gaia bola schopná vidieť týchto kryštalizujúcich bielych trpaslíkov ako samostatnú skupinu.
„Videli sme veľké množstvo bielych trpaslíkov rôznych farieb a odtieňov, ktoré si navzájom nesúvisia, pokiaľ ide o ich vývoj,“hovorí Pierre-Emmanuel.
„Uvedomili sme si, že nejde o samostatnú populáciu bielych trpaslíkov, ale efekt ochladzovania a kryštalizácie sa predpokladal pred 50 rokmi."
Zdá sa, že teplo uvoľňované počas tohto procesu kryštalizácie, ktoré trvá niekoľko miliárd rokov, spomaľuje vývoj bielych trpaslíkov.
„Bieli trpaslíci sa tradične používajú na vekové zoznamovanie s hviezdnymi populáciami, ako sú hviezdokopy,“vysvetľuje Pierre-Emmanuel.
„Teraz musíme vyvinúť lepšie kryštalizačné modely, aby sme získali presnejšie odhady veku týchto systémov."
Nie všetky biele trpaslíky kryštalizujú rovnakou rýchlosťou. Masívnejšie hviezdy rýchlejšie ochladzujú a dosahujú teploty, pri ktorých dochádza ku kryštalizácii asi za miliardu rokov. Biele trpaslíci s nízkou hmotnosťou, bližšie k očakávanej konečnej fáze Slnka, sa ochladzujú pomalšie a až šesť miliárd rokov sa premenia na mŕtve pevné gule.
Slnko má stále asi päť miliárd rokov, kým sa z neho stane biely trpaslík, a astronómovia odhadujú, že bude trvať ďalších päť miliárd rokov, kým sa nakoniec ochladí na kryštalickú guľu.
„Tento výsledok zdôrazňuje všestrannosť Gaie a jej mnohých aplikácií,“hovorí Timo Prusti, vedec projektu Gaia v ESA.