Les étoiles naines blanches entrent dans une ère de cristallisation et se transforment en “diamants cosmiques”: ScienceAlert

Pour nous, les étoiles peuvent être comme des bijoux, brillant froidement dans le ciel nocturne d’un noir absolu. Et pour certains d’entre eux, cela peut être vrai.

Lorsqu’un certain type d’étoile morte se refroidit, elle se solidifie et cristallise progressivement. Les astronomes en ont découvert une dans notre arrière-cour cosmique, une naine blanche composée principalement de carbone métallique et d’oxygène à seulement 104 années-lumière, et son profil de masse thermique montre que le centre de l’étoile se transforme en un “diamant cosmique” dense et dense. « fait de carbone et d’oxygène. amorphe.

Ces résultats sont détaillés dans l’article accepté Avis mensuels de la Royal Astronomical Society Les pré-publications sont disponibles sur le site arXiv.

“Dans ce travail, nous rapportons la découverte d’un nouveau système quadruple de type Sirius à une distance de 32 parsecs, composé d’un compagnon nain blanc qui s’est cristallisé en Triple HD 190412 précédemment connu”, Type équipe internationale d’astronomes Dirigé par Alexander Fenner de l’Université du sud du Queensland en Australie.

“Avec son association avec cette paire de séquence principale, c’est la première naine blanche cristallisée dont la durée de vie totale peut être limitée de l’extérieur, un fait dont nous avons profité pour essayer de quantifier expérimentalement le retard de refroidissement causé par la cristallisation des noyaux de naine blanche.”

Tout dans l’univers doit changer. Chaque étoile suspendue dans le ciel, étincelante de la lumière produite par la fusion atomique, manquera un jour de carburant pour son feu et évoluera vers quelque chose de nouveau.

Pour la plupart des étoiles – celles qui ont moins de huit fois la masse du Soleil, y compris le Soleil – c’est une naine blanche.

Lorsque le carburant s’épuise, la matière extérieure de l’étoile fuit dans l’espace environnant, et le noyau restant, n’étant plus soutenu par la pression extérieure exercée par la fusion, s’effondre en un objet super dense, de la taille de la Terre (ou de la Lune ! ), mais avec une masse de 1,4 soleils. .

La matière des naines blanches est incroyablement dense, mais elle est empêchée de s’effondrer davantage grâce à ce qu’on appelle la pression de dégénérescence électronique. Deux électrons ne peuvent pas occuper des états identiques, ce qui empêche les naines blanches de devenir plus massives, comme on le voit dans les étoiles à neutrons ou les trous noirs.

L’étoile naine blanche est faible, mais brille toujours de chaleur résiduelle. Au fil du temps, elles se refroidissent et devraient évoluer en étoiles dites naines noires lorsqu’elles perdent toute leur chaleur et deviennent des masses froides de carbone cristallisé.

Les calculs montrent que ce processus prend presque trop de temps quadrillions d’années (c’était il y a un million de milliards d’années); Étant donné que l’univers n’a que 13,8 milliards d’années, nous ne nous attendons pas à en trouver un de si tôt.

Ce que nous pouvons faire, c’est identifier les signes de cristallisation commençant au cœur des naines blanches que nous voyons tout autour de nous.

Pendant la cristallisation, les atomes de carbone et d’oxygène de la naine blanche cessent de se déplacer librement et forment des liaisons, s’organisant en un réseau cristallin. De l’énergie est libérée au cours de ce processus, qui est perdue sous forme de chaleur.

Il en résulte une sorte de plateau ou de refroidissement lent de la naine blanche, visible à partir de la couleur et de la luminosité de l’étoile, la faisant apparaître plus petite qu’elle ne l’est réellement.

Pour mesurer avec précision la luminosité d’une étoile, vous devez savoir exactement à quelle distance elle se trouve, ce qui est devenu plus possible ces dernières années grâce à la cartographie stellaire à haute résolution réalisée par la mission Gaia.

Cela signifie que nous pouvons maintenant reconnaître la cristallisation des naines blanches avec beaucoup plus de confiance.

Fenner et ses collègues ont utilisé les données de Gaia pour rechercher plusieurs systèmes stellaires, identifiant les étoiles dont les relations avec les autres peuvent ne pas être claires.

Et ils ont découvert que la naine blanche nouvellement découverte (rappelez-vous que cette chose est très sombre) est gravitationnellement liée à ce que l’on pense être Système trois étoilesétiqueté HD 190412.

La découverte de la naine blanche, désormais nommée HD 190412 C, a quadruplé le triplet, mais il se passe bien plus encore. Ses propriétés indiquent qu’il subit un processus de cristallisation.

Soit ou pas Cristal de diamant nain blanc Inconnu La densité d’une naine blanche est d’environ 1 million de kilogrammes par mètre cube, tandis que la densité d’un diamant est d’environ 3500 kilogrammes par mètre cube. allotrope plus dense carbone présent ; D’un autre côté, il y a beaucoup de diamants qui flottent dans le ciel.

Les trois autres étoiles du système ont permis à l’équipe de limiter extérieurement l’âge de la naine blanche, ce qui n’avait jamais été fait auparavant pour une naine blanche amorphe connue.

L’âge de ce système est d’environ 7,3 milliards d’années. La naine blanche semble avoir environ 4,2 milliards d’années. Les chercheurs disent que la différence est de 3,1 milliards d’années, ce qui indique que le taux de cristallisation a ralenti le taux de refroidissement de la naine blanche d’environ un milliard d’années.

En soi, la datation n’est pas suffisante pour changer nos modèles de cristallisation des naines blanches, mais leur découverte et leur proximité avec la Terre suggèrent qu’il peut y avoir plus de systèmes que nous pouvons utiliser pour mesurer ce processus étonnant.

“Nous suggérons que la découverte de ce système à seulement 32 parsecs indique qu’un système de type Sirius contenant une naine blanche cristallisée est très probablement nombreux. Les découvertes futures permettront des tests plus robustes du modèle de cristallisation des naines blanches.” les chercheurs ont écrit.

“Nous concluons que la découverte du système HD 190412 a ouvert de nouvelles voies pour comprendre la cristallisation des naines blanches.”

Recherche acceptée Avis mensuels de la Royal Astronomical Societyet disponible sur arXiv.