Vår sol kan se ut som en evig boll av brinnande gas, men en dag kommer den att dö. Det här kan låta som en bummer, särskilt för allt som lever på jorden om några miljarder år, men det finns en ljus sida vid solnedgången. Enligt forskning som publicerades i tidskriften Nature i januari 2019, vår döda stjärna kommer att lämna efter sig ett skimrande arv och förvandlas till en massiv kristall. Detta är inte den typ av kristall som du hittar i en genomsnittlig ljuskrona, dock.

Innan vi börjar prata om överdimensionerade stjärnkristaller, vi måste först förstå hur stjärnor som vår sol lever och dör.

Från jätte till dvärg

Solen drivs av kärnfusion. Dess massiva tyngdkraft krossar väteatomer tillsammans i kärnan för att skapa helium, och de stora mängder energi som frigörs genom dessa fusionsprocesser trycker utåt, upprätthålla en glad jämvikt. Så länge det finns gott om vätebränsle som matar denna process, kärnan förblir ungefär samma storlek och temperatur (cirka 15 miljoner Kelvin), producerar energi som strålar ut i hela solsystemet, slutligen vårda livets utveckling på en viss beboelig planet som kallas jorden. Denna väteförbränningsfas varar 90 procent av vår sols livstid, en period av stjärnliv som kallas "huvudsekvensen". Vi är för närvarande cirka 4,5 miljarder år inne i vår sols huvudsekvensdagar - eller ungefär halvvägs genom dess liv.

Vad händer när vätet är förbrukat? Det börjar bli lite tokigt, för att uttrycka det milt. Utan det yttre trycket av energin som skapas genom att väta smälts, solens tyngdkraft överväldigar kärnan, krossa den till ett mindre utrymme och höja temperaturen tio gånger. Det är dock OK; de tyngre heliumkärnorna börjar smälta ihop, skapa det yttre trycket igen för att bibehålla jämvikten. Det förutspås att detta kommer att hända om cirka 5 miljarder år, märkt med en plötslig energiström kallad en "heliumblixt". När heliumet smälter, kol och syre bildas och temperaturen i kärnan stiger ännu en gång.

Strax efter, ännu tyngre element börjar också smälta, och solen på det hela taget kommer att se lite värre ut för slitage. Det börjar svälla, spränger interplanetärt utrymme med vilda solvindar som börjar ta bort dess övre lager. Även om vår sol inte är massiv nog att explodera som en supernova, den kommer förvandlas till en röd jätte stjärna, möjligen expanderar bortom jordens bana. Och det är inte bra. Vår planet kommer att bli rostat bröd.

Efter vår stjärnas död, det kommer att lämna bakom de vassa resterna av solplasma - skapa en vacker planetarisk nebulosa berikad med nybildade tunga element som kommer att fortsätta att skapa nästa generation av stjärnor och planeter - och i sin kärna kommer att vara en het stjärnrester som kallas en vit dvärg, en liten, tät stjärna skimrar starkt, ett bevis på solen som brukade vara på sin plats.

Vita dvärgar kan upprätthålla sig själva i miljarder år innan de susar ut och dimmar för alltid, men detta är inte slutet på historien. Med hjälp av observationer från det europeiska Gaia -uppdraget, som för närvarande gör precisionsmätningar av stjärnor i hela vår galax, forskare vid University of Warwick i U.K. har snubblat på en vit dvärghemlighet som förblivit dold.

Tills nu.

Kristallvärgen

Strax efter bildandet, vita dvärgar är extremt heta, utstrålar den intensiva energi som en gång hölls i kärnan i huvudsekvensstjärnan som kom före dem. Under miljarder år efter bildandet, vita dvärgar svalnar långsamt och, vid en viss tidpunkt, syret och kolet de innehåller kommer att gå igenom en fasövergång - i likhet med flytande vatten som fryser och förvandlas till fast is, bara vid mycket mer extrema temperaturer och tryck - stelnar till en enorm kristall.

"Alla vita dvärgar kommer att kristallisera någon gång i deras utveckling, även om mer massiva vita dvärgar går igenom processen tidigare, "Pier-Emmanuel Tremblay, från University of Warwick's Department of Physics och ledare för studien, sa i ett pressmeddelande. "Det betyder att miljarder vita dvärgar i vår galax redan har slutfört processen och i huvudsak är kristallsfärer på himlen. Själva solen kommer att bli en kristallvit dvärg om cirka 10 miljarder år."

Tremblays team analyserade Gaia -observationerna för att mäta ljusstyrkan och färgerna på 15, 000 vita dvärgar inom 300 ljusår från jorden. Vad de fann var ett överskott (eller en "hopning") i populationen av stjärnor med specifika färger och ljusstyrka. De insåg att denna grupp av stjärnor representerade en liknande fas i stjärnutvecklingen där förutsättningarna är rätta för att denna fasövergång ska inträffa, orsakar fördröjning i kylning, vilket saktar ner åldringsprocessen. Forskarna fann att några av dessa stjärnor hade förlängt sin livslängd med upp till 2 miljarder år.

"Detta är det första direkta beviset på att vita dvärgar kristalliserar, eller övergång från flytande till fast, "lade till Tremblay, även i uttalandet. "Det förutspåddes för femtio år sedan att vi skulle observera en hopning i antalet vita dvärgar vid vissa ljusstyrkor och färger på grund av kristallisering och först nu har detta observerats."

Kristalliserade vita dvärgar är inte bara en fantastisk nyfikenhet; deras kvantmakeup är till skillnad från allt vi kan återskapa i laboratoriet. När det vita stjärnmaterialet kristalliseras, dess material blir ordnat på kvantnivå, kärnor som anpassar sig som ett 3D -gitter som skapar en metallisk syrekärna och ett yttre lager berikat med kol.

Så, där har vi det, efter stjärnor som vår sol dör, deras berättelser är inte över. Alla vita dvärgar kommer att gå igenom denna kristalliseringsfas, fyller galaxen med massiva diamantliknande stjärnrester.

När Beatles sjöng sin hitlåt, "Lucy i himlen med diamanter, "kanske de inte hänvisade till LSD som populärkulturen skulle få oss att tro. Kanske var de istället med att nicka till de miljarder stjärndiamanter som vi nu vet fyller nattens himmel.