Den rådande synen på vita dvärgar som inerta, långsamt kylande stjärnor har utmanats av observationer från NASA/ESA rymdteleskopet Hubble. En internationell grupp astronomer har upptäckt de första bevisen på att vita dvärgar kan bromsa sin åldrandehastighet genom att bränna väte på deras yta.

"Vi har hittat de första observationsbevisen för att vita dvärgar fortfarande kan genomgå stabil termonukleär aktivitet, " förklarade Jianxing Chen från Alma Mater Studiorum Università di Bologna och det italienska nationella institutet för astrofysik, som ledde denna forskning. "Det här var en ganska överraskning, eftersom det strider mot vad man allmänt tror."

Vita dvärgar är de långsamt svalkande stjärnorna som har kastat av sig sina yttre lager under de sista stadierna av sitt liv. De är vanliga föremål i kosmos; ungefär 98 % av alla stjärnor i universum kommer i slutändan att sluta som vita dvärgar, inklusive vår egen sol. Att studera dessa nedkylningsstadier hjälper astronomer att förstå inte bara vita dvärgar, men också deras tidigare stadier.

För att undersöka fysiken som ligger till grund för den vita dvärgens evolution, astronomer jämförde kylande vita dvärgar i två massiva samlingar av stjärnor:klothoparna M3 och M13 . Dessa två hopar delar många fysiska egenskaper som ålder och metallicitet, men populationerna av stjärnor som så småningom kommer att ge upphov till vita dvärgar är olika. Särskilt, den övergripande färgen på stjärnor på ett evolutionärt stadium känt som den horisontella grenen är blåare i M13, indikerar en population av hetare stjärnor. Detta gör M3 och M13 tillsammans till ett perfekt naturligt laboratorium för att testa hur olika populationer av vita dvärgar svalnar.

"Den suveräna kvaliteten på våra Hubble-observationer gav oss en fullständig bild av stjärnpopulationerna i de två klothoparna, " fortsatte Chen. "Detta gjorde det möjligt för oss att verkligen kontrastera hur stjärnor utvecklas i M3 och M13."

Med hjälp av Hubbles Wide Field Camera 3 observerade teamet M3 och M13 vid nästan ultravioletta våglängder, vilket gör att de kan jämföra mer än 700 vita dvärgar i de två klustren. De fann att M3 innehåller vanliga vita dvärgar som helt enkelt kyler stjärnkärnor. M13, å andra sidan, innehåller två populationer av vita dvärgar:vanliga vita dvärgar och de som har lyckats hålla fast vid ett yttre hölje av väte, låta dem brinna längre och därmed svalna långsammare.

Jämför deras resultat med datorsimuleringar av stjärnutveckling i M13, forskarna kunde visa att ungefär 70 % av de vita dvärgarna i M13 bränner väte på sina ytor, sakta ner hastigheten med vilken de svalnar.

Denna upptäckt kan få konsekvenser för hur astronomer mäter åldrarna på stjärnor i Vintergatan. Utvecklingen av vita dvärgar har tidigare modellerats som en förutsägbar kylningsprocess. Detta relativt enkla förhållande mellan ålder och temperatur har fått astronomer att använda den vita dvärgens avkylningshastighet som en naturlig klocka för att bestämma åldrarna för stjärnhopar, särskilt klotformade och öppna hopar. Dock, vita dvärgar som bränner väte kan göra att dessa åldersuppskattningar blir felaktiga med så mycket som 1 miljard år.

"Vår upptäckt utmanar definitionen av vita dvärgar när vi överväger ett nytt perspektiv på hur stjärnor blir gamla, " tillade Francesco Ferraro från Alma Mater Studiorum Università di Bologna och det italienska nationella institutet för astrofysik, som koordinerade studien. "Vi undersöker nu andra kluster som liknar M13 för att ytterligare begränsa de förhållanden som driver stjärnor att behålla det tunna vätehöljet som gör att de kan åldras långsamt."

Studien publiceras i Natur astronomi .