Una estrella enana blanca entra en una era de cristalización y se convierte en un ‘diamante cósmico’: ScienceAlert

Para nosotros, las estrellas pueden ser como joyas talladas, brillando fríamente contra la oscuridad aterciopelada del cielo nocturno. Y para algunos de ellos, eso podría ser cierto.

Cuando cierto tipo de estrella muerta se enfría, gradualmente se solidifica y cristaliza. Los astrónomos han encontrado una que hace exactamente eso en nuestro patio trasero cósmico, una enana blanca hecha principalmente de carbono y oxígeno metálico a solo 104 años luz de distancia, y su perfil de masa térmica indica que el centro de la estrella se convierte en un «diamante cósmico» denso y sólido. » hecho de carbono y oxígeno. amorfo.

El descubrimiento se detalla en un artículo aceptado. Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society La preimpresión está disponible en el sitio web arXiv.

«En este trabajo, informamos el descubrimiento de un nuevo sistema cuádruple similar a Sirius a una distancia de 32 parsecs, que consiste en una enana blanca cristalizada compañera de la Triple HD 190412 previamente conocida». Escriba un equipo internacional de astrónomos Dirigido por Alexander Fenner de la Universidad del Sur de Queensland en Australia.

“Por su asociación con estos compañeros de la secuencia principal, esta es la primera enana blanca cristalizada cuyo tiempo de vida total se puede limitar externamente, un hecho que aprovechamos para tratar de medir experimentalmente el retraso en el enfriamiento causado por la cristalización del núcleo de la enana blanca”.

Todas las cosas en el universo deben cambiar. Cada estrella que cuelga en el cielo, brillando con la luz generada por la fusión atómica, un día se quedará sin combustible para su fuego y se convertirá en algo nuevo.

Para la gran mayoría de las estrellas, aquellas con menos de ocho veces la masa del Sol, incluido el Sol, esa cosa es una estrella enana blanca.

Cuando se acaba el combustible, la materia exterior de la estrella se filtra al espacio circundante, y el núcleo restante, que ya no está soportado por la presión exterior proporcionada por la fusión, colapsa en un cuerpo súper denso, aproximadamente del tamaño de la Tierra (¡o la Luna! ), pero con una masa de 1,4 soles.

La materia en las estrellas enanas blancas está muy comprimida, pero algo que se llama presión de degeneración de electrones evita que colapse aún más. Dos electrones no pueden ocupar estados idénticos, y esto evita que la enana blanca se vuelva más masiva, como se ve en una estrella de neutrones o un agujero negro.

Las estrellas enanas blancas son tenues, pero aún brillan con calor residual. Con el tiempo, se enfrían y se espera que evolucionen a lo que se llama estrellas enanas negras cuando pierden todo su calor y se convierten en una masa fría de carbono cristalizado.

Los cálculos muestran que este proceso lleva casi demasiado tiempo cuatrillones de años (eso es hace un millón de billones de años); Dado que el universo tiene solo 13.800 millones de años, no esperamos encontrarlo pronto.

Lo que podemos hacer es identificar signos de cristalización que comiencen en los núcleos de las enanas blancas que vemos a nuestro alrededor.

Durante la cristalización, los átomos de carbono y oxígeno dentro de la enana blanca dejan de moverse libremente y forman enlaces, organizándose en una red cristalina. Durante este proceso se libera energía, que se disipa en forma de calor.

Esto da como resultado una especie de meseta o desaceleración en el enfriamiento de las estrellas enanas blancas, que se puede ver en el color y el brillo de la estrella, haciéndola parecer más pequeña de lo que realmente es.

Para medir con precisión el brillo de una estrella, es necesario saber con precisión qué tan lejos está, algo que se ha vuelto más posible en los últimos años debido al mapeo estelar de alta resolución realizado por la misión Gaia.

Esto significa que ahora podemos reconocer con más confianza la cristalización de las enanas blancas.

Fenner y sus colegas han estado utilizando los datos de Gaia para buscar múltiples sistemas estelares, mediante la identificación de estrellas cuya asociación con otras puede no estar clara.

Y descubrieron que una estrella enana blanca descubierta recientemente (recuerde que esto es muy tenue) estaba unida gravitacionalmente a lo que se pensaba que era sistema de tres estrellasetiquetado como HD 190412.

El descubrimiento de la enana blanca, ahora llamada HD 190412 C, hizo que el triplete se cuadruplicara, pero había más en juego. Sus propiedades indican que sufre un proceso de cristalización.

Sea o no Cristal de diamante enano blanco Desconocido La densidad de las enanas blancas es de aproximadamente 1 millón de kilogramos por metro cúbico, mientras que la densidad de los diamantes es de aproximadamente 3500 kilogramos por metro cúbico. alótropos más densos de carbono están presentes; Por otro lado, hay muchos diamantes flotando en el espacio.

Las otras tres estrellas del sistema permitieron al equipo restringir externamente la edad de la enana blanca, algo que no se había hecho antes para una enana blanca amorfa conocida.

La edad del sistema es de unos 7.300 millones de años. La edad de la enana blanca parece ser de unos 4200 millones de años. Los investigadores dicen que la discrepancia es de 3.100 millones de años, lo que indica que la tasa de cristalización ha ralentizado la tasa de enfriamiento de la enana blanca en unos mil millones de años.

Por sí sola, la datación no es suficiente para cambiar nuestros modelos de cristalización de una enana blanca, pero el descubrimiento y su proximidad a la Tierra sugieren que puede haber muchos más sistemas de este tipo que podemos explotar para medir este fascinante proceso.

«Sugerimos que el descubrimiento de este sistema a solo 32 parsecs indica que los sistemas similares a Sirio que contienen enanas blancas cristalizadas probablemente sean numerosos. Los descubrimientos futuros pueden permitir pruebas más sólidas de los modelos de cristalización de enanas blancas». escriben los investigadores.

«Concluimos que el descubrimiento del sistema HD 190412 ha abierto una nueva vía para comprender la cristalización de las enanas blancas».

Búsqueda aceptada Avisos mensuales de la Royal Astronomical Societyy está disponible en arXiv.