يدخل نجم القزم الأبيض حقبة التبلور ويتحول إلى “ألماسة كونية”: تنبيه علمي

بالنسبة لنا ، قد تشبه النجوم جواهر مقطوعة ، تتلألأ بهدوء مقابل الظلام المخملي في سماء الليل. بالنسبة لبعضهم ، قد يكون هذا صحيحًا.

عندما يبرد نوع معين من النجوم الميتة ، فإنه يتصاعد تدريجياً ويتبلور. في الفناء الخلفي الكوني ، اكتشف علماء الفلك قزمًا أبيض مصنوعًا من الكربون والأكسجين المعدني على بعد 104 سنة ضوئية ، ويشير شكله الحراري والكتلة إلى أن قلب النجم أصبح أكثر كثافة وأصعب. يتكون الماس الكوني من تبلور الكربون والأكسجين.

تم وصف الاكتشاف في ورقة مقبولة الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية والمطبوعات المسبقة متوفرة على الموقع الإلكتروني arXiv.

“في هذا العمل ، اكتشفنا نظامًا رباعيًا جديدًا يشبه سيريوس على مسافة 32 فرسخًا فلكيًا ، وهو قزم أبيض رفيق يتبلور إلى الثلاثي HD 190412 المعروف سابقًا”. اكتب المجموعة الدولية لعلماء الفلك بقيادة ألكسندر وينر من جامعة جنوب كوينزلاند ، أستراليا.

“نظرًا لارتباطه بهؤلاء الرفاق في التسلسل الرئيسي ، فهو أول قزم أبيض متبلور يمكن تقييد عمره الإجمالي خارجيًا ، والذي تم استغلاله من خلال محاولة القياس التجريبي لتأخير التبريد الناجم عن تبلور اللب في قزم أبيض.”

كل شيء في الكون يجب أن يتغير. كل نجم معلق في السماء ، يتلألأ بشكل ساطع مع الضوء الناتج عن الاندماج النووي ، سوف ينفد وقوده يومًا ما من أجل نيرانه ويتطور إلى نجم جديد.

بالنسبة لمعظم النجوم – تلك التي تقل كتلتها عن ثمانية أضعاف كتلة الشمس ، بما في ذلك الشمس – هناك شيء ما هو نجم قزم أبيض.

عندما ينفد الوقود ، تُسحب المادة الخارجية للنجم إلى الفضاء المحيط ، وينهار اللب المتبقي ، غير المدعوم بالضغط الخارجي الناتج عن الاندماج ، إلى مادة فائقة الكثافة حول حجم الأرض (أو القمر). !) ، ولكن في كتل مثل 1.4 شمس.

تكون المادة الموجودة في النجوم القزمة البيضاء مضغوطة بدرجة كبيرة ، لكنها تُمنع من الانهيار أكثر من خلال شيء يسمى ضغط تحلل الإلكترون. لا يمكن لإلكترونين أن يشغلوا نفس المواضع ، وهذا يمنع القزم الأبيض من أن يصبح أكثر كثافة ، كما يظهر في النجم النيوتروني أو الثقب الأسود.

النجوم القزمة البيضاء أكثر خفوتًا ، لكنها لا تزال تتألق مع الحرارة المتبقية. بمرور الوقت ، تبرد وتتوقع أن تشكل شيئًا يسمى النجم القزم الأسود عندما تفقد كل حرارتها وتصبح كتلة باردة من الكربون المتبلور.

تشير الحسابات إلى أن هذه العملية ستستغرق وقتًا طويلاً جدًا كوادريليون سنة (هذا مليون مليار سنة) ؛ نظرًا لأن عمر الكون يبلغ حوالي 13.8 مليار سنة ، فلا نتوقع العثور عليه في أي وقت قريب.

ما يمكننا القيام به هو تحديد علامات التبلور التي تبدأ في مراكز الأقزام البيضاء التي نراها حولنا.

أثناء التبلور ، تتوقف ذرات الكربون والأكسجين داخل القزم الأبيض عن الحركة بحرية ، وتشكل روابط ، وترتب نفسها في شبكة بلورية. يتم إطلاق الطاقة خلال هذه العملية ، والتي تتبدد في شكل حرارة.

هذا يخلق نوعًا من الهضبة أو تبريد النجوم القزمة البيضاء ، والتي يمكن ملاحظتها في لون النجم وسطوعه ، مما يجعله يبدو أصغر مما هو عليه في الواقع.

لقياس سطوع النجم بدقة ، تحتاج إلى معرفة مدى بعده بالضبط ، والذي أصبح ممكنًا بشكل أكبر بفضل رسم خرائط النجوم عالي الدقة الذي أجرته مهمة Gaia في السنوات الأخيرة.

هذا يعني أنه يمكننا الآن التعرف على تبلور الأقزام البيضاء بثقة أكبر.

يستخدم Wenner وزملاؤه بيانات Gaia للبحث عن العديد من الأنظمة النجمية التي لا يزال اتصالها بالآخرين غير واضح.

وجدوا أن نجمًا قزمًا أبيض تم اكتشافه مؤخرًا (تذكر ، هذه الأشياء باهتة جدًا) مرتبط بالجاذبية. نظام من ثلاث نجومسميت HD 190412.

تبين أن اكتشاف القزم الأبيض ، المسمى الآن HD 190412 C ، كان رباعيًا ثلاثيًا ، ولكن كان هناك المزيد. تشير خصائصه إلى أنه قد خضع لعملية تبلور.

أم لا الكريستال القزم الأبيض هو الماس لا أعلم؛ تبلغ كثافة الأقزام البيضاء حوالي مليون كيلوجرام لكل متر مكعب ، بينما تبلغ كثافة الماس حوالي 3500 كيلوجرام لكل متر مكعب. المتآصلات الكثيفة الكربون موجود. من ناحية أخرى ، هناك الكثير من الماس يطفو في الفضاء.

سمحت النجوم الثلاثة الأخرى في النظام للفريق بتقييد عمر القزم الأبيض خارجيًا – وهو أمر لم يتم القيام به من قبل لقزم أبيض متبلور معروف.

يبلغ عمر النظام حوالي 7.3 مليار سنة. يبدو أن عمر القزم الأبيض يبلغ حوالي 4.2 مليار سنة. الفرق هو 3.1 مليار سنة ، وهو ما يقول الباحثون إنه يشير إلى أن معدل التبلور قد أبطأ من معدل تبريد القزم الأبيض بحوالي مليار سنة.

التأريخ غير كافٍ لتغيير نماذجنا الخاصة بتبلور القزم الأبيض ، لكن الاكتشاف وقربه من الأرض يشير إلى أنه قد يكون هناك العديد من الأنظمة المشابهة التي يمكننا استخدامها لقياس هذه العملية الرائعة.

“يشير اكتشاف هذا النظام في 32 فرسخ فلكي فقط إلى أنه قد يكون هناك العديد من الأنظمة الأخرى الشبيهة بالسيريوس ذات الأقزام البيضاء المتبلورة. وبالتالي قد تسمح الاكتشافات المستقبلية باختبارات قوية لنماذج تبلور الأقزام البيضاء.” يكتب الباحثون.

“نستنتج أن اكتشاف نظام HD 190412 يفتح طريقة جديدة لفهم تبلور الأقزام البيضاء.”

تم قبول البحث الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكيةومتاح arXiv.