Bintang kerdil putih memasuki zaman kristalisasi dan berubah menjadi ‘berlian kosmik’: ScienceAlert

Bagi kita, bintang-bintang mungkin seperti potongan permata, berkilauan dingin melawan kegelapan beludru langit malam. Dan untuk beberapa dari mereka, itu mungkin benar.

Ketika jenis bintang mati tertentu mendingin, ia secara bertahap mengeras dan mengkristal. Para astronom telah menemukan salah satunya di halaman belakang kosmik kita, katai putih yang terutama terdiri dari karbon dan oksigen metalik hanya berjarak 104 tahun cahaya, dan profil massa termalnya menunjukkan bahwa pusat bintang berubah menjadi “berlian kosmik” yang padat dan padat. “terbuat dari karbon dan oksigen. amorf.

Penemuan ini dirinci dalam makalah yang diterima Pemberitahuan Bulanan dari Royal Astronomical Society Pra-cetak tersedia di situs web arXiv.

“Dalam karya ini, kami melaporkan penemuan sistem empat kali lipat mirip Sirius pada jarak 32 parsec, yang terdiri dari pendamping kerdil putih yang mengkristal ke Triple HD 190412 yang sebelumnya dikenal,” Ketik tim astronom internasional Dipimpin oleh Alexander Fenner dari University of Southern Queensland di Australia.

“Melalui hubungannya dengan pasangan deret utama ini, ini adalah katai putih terkristalisasi pertama yang masa pakai totalnya dapat dibatasi secara eksternal, sebuah fakta yang kami manfaatkan untuk mencoba mengukur penundaan pendinginan yang disebabkan oleh kristalisasi inti katai putih secara eksperimental.”

Semua hal di alam semesta harus berubah. Setiap bintang yang tergantung di langit, berkilau dengan cahaya yang dihasilkan oleh fusi atom, suatu hari akan kehabisan bahan bakar untuk apinya dan berevolusi menjadi sesuatu yang baru.

Untuk sebagian besar bintang — yang massanya kurang dari delapan kali Matahari, termasuk Matahari — benda itu adalah bintang kerdil putih.

Ketika bahan bakar habis, materi terluar bintang bocor ke ruang sekitarnya, dan inti yang tersisa, tidak lagi didukung oleh tekanan luar yang diberikan oleh fusi, runtuh menjadi benda super padat, seukuran Bumi (atau Bulan! ), tetapi dengan massa 1,4 matahari.

Materi di bintang kerdil putih sangat padat, tetapi dijaga agar tidak runtuh lebih jauh oleh sesuatu yang disebut tekanan degenerasi elektron. Tidak ada dua elektron yang dapat menempati keadaan yang identik, dan ini mencegah katai putih menjadi lebih masif, seperti yang terlihat pada bintang neutron atau lubang hitam.

Bintang kerdil putih redup, tetapi masih bersinar dengan sisa panas. Seiring waktu, mereka mendingin dan diharapkan berevolusi menjadi apa yang disebut bintang kerdil hitam ketika mereka kehilangan semua panasnya dan menjadi massa dingin dari karbon yang mengkristal.

Perhitungan menunjukkan bahwa proses ini memakan waktu hampir terlalu lama kuadriliun tahun (itu satu juta miliar tahun yang lalu); Karena alam semesta baru berusia 13,8 miliar tahun, kami tidak berharap menemukannya dalam waktu dekat.

Apa yang bisa kita lakukan adalah mengidentifikasi tanda-tanda kristalisasi yang dimulai pada inti katai putih yang kita lihat di sekitar kita.

Selama kristalisasi, atom karbon dan oksigen di dalam katai putih berhenti bergerak bebas dan membentuk ikatan, menyusun diri menjadi kisi kristal. Energi dilepaskan selama proses ini, yang hilang dalam bentuk panas.

Hal ini menghasilkan semacam dataran tinggi atau pelambatan pendinginan bintang katai putih, yang dapat dilihat dari warna dan kecerahan bintang, membuatnya tampak lebih kecil dari yang sebenarnya.

Untuk mengukur kecerahan bintang secara akurat, Anda perlu tahu persis seberapa jauh jaraknya, sesuatu yang menjadi lebih mungkin dalam beberapa tahun terakhir berkat pemetaan bintang beresolusi tinggi yang dilakukan oleh misi Gaia.

Ini berarti bahwa kita sekarang dapat mengenali kristalisasi katai putih dengan lebih percaya diri.

Fenner dan rekan-rekannya telah menggunakan data Gaia untuk mencari beberapa sistem bintang, dengan mengidentifikasi bintang yang hubungannya dengan yang lain mungkin tidak jelas.

Dan mereka menemukan bahwa bintang kerdil putih yang baru ditemukan (ingat benda ini sangat redup) terikat secara gravitasi dengan apa yang dianggap Sistem bintang tigaberlabel HD 190412.

Penemuan kerdil putih, sekarang bernama HD 190412 C, membuat triplet menjadi empat kali lipat, tetapi masih banyak lagi yang terjadi. Sifat-sifatnya menunjukkan bahwa ia mengalami proses kristalisasi.

Baik atau tidak Kristal berlian katai putih Tidak diketahui Kepadatan katai putih sekitar 1 juta kilogram per meter kubik, sedangkan kepadatan berlian sekitar 3.500 kilogram per meter kubik. alotrop lebih padat karbon hadir; Di sisi lain, ada banyak berlian yang melayang-layang di angkasa.

Tiga bintang lainnya dalam sistem memungkinkan tim untuk secara eksternal membatasi usia katai putih — sesuatu yang belum pernah dilakukan sebelumnya untuk katai putih amorf yang dikenal.

Usia sistem ini sekitar 7,3 miliar tahun. Usia katai putih tampaknya sekitar 4,2 miliar tahun. Para peneliti mengatakan perbedaannya adalah 3,1 miliar tahun, yang menunjukkan bahwa laju kristalisasi telah memperlambat laju pendinginan katai putih sekitar satu miliar tahun.

Dengan sendirinya, penanggalan tidak cukup untuk mengubah model kristalisasi katai putih kita, tetapi penemuan dan kedekatannya dengan Bumi menunjukkan bahwa mungkin ada lebih banyak sistem yang dapat kita manfaatkan untuk mengukur proses yang menakjubkan ini.

“Kami berpendapat bahwa penemuan sistem ini hanya pada 32 parsec menunjukkan bahwa sistem mirip Sirius yang mengandung katai putih mengkristal kemungkinan besar banyak. Penemuan di masa depan memungkinkan pengujian yang lebih kuat dari model kristalisasi katai putih,” tulis para peneliti.

“Kami menyimpulkan bahwa penemuan sistem HD 190412 telah membuka jalan baru untuk memahami kristalisasi katai putih.”

Pencarian diterima Pemberitahuan Bulanan dari Royal Astronomical Societydan tersedia di arXiv.