Föreställ dig glöden från en lägereld, som sakta dämpas med tiden. Det är det öde som de flesta stjärnor i universum möter. Efter att deras kärnbränsle är förbrukat kommer 98 procent av stjärnorna – inklusive vår sol – så småningom att bli vita dvärgar. Dessa små, täta rester tros helt enkelt svalna och bli allt svagare när universum åldras.
2019 upptäckte astronomer en grupp vita dvärgar som mystiskt slutade svalna. Dessa "för evigt unga" stjärnor förblir vid en nästan konstant yttemperatur i minst åtta miljarder år – en otrolig lång tid, med tanke på att universum är 13,8 miljarder år gammalt.
Något driver dessa stjärnor inifrån, men med tanke på att de hade slut på sin kärnbränslekälla var forskarna osäkra på vad som kunde få dem att lysa så starkt. Vår forskning, nyligen publicerad i Nature , presenterar lösningen på denna gåta.
Med hjälp av information som samlats in av rymdobservatoriet Gaia vid Europeiska rymdorganisationen upptäckte forskare att vissa vita dvärgar i princip slutar svalna.
Genom att studera hur vita dvärgar är fördelade som funktion av temperatur (från varmt till kallt) i Gaia-data, märkte astronomer en ansamling av vita dvärgar vid mellantemperaturer. Detta indikerar att vissa vita dvärgar tillbringar mer tid vid dessa mellantemperaturer – åtta miljarder år mer än vad man trodde var möjligt.
Vita dvärgar är konstiga. Bara en tesked material från deras kärnor väger flera ton. Under sådana extrema tätheter kan materia bete sig konstigt. Även om vita dvärgars inre är miljontals grader varma, är densiteten tillräckligt hög för att de kan frysa till ett fast tillstånd. De bildar kristaller av kol, syre och andra element som finns i deras inre.
Bildandet av dessa kristaller börjar normalt i mitten av stjärnan, där tätheten är högst. När den vita dvärgen svalnar, bildas fler kristaller i på varandra följande lager tills nästan hela stjärnan är helt solid.
Denna kristallisation inifrån och ut gäller dock inte alla vita dvärgar. Vi upptäckte att de tyngsta elementen som finns i vita dvärgar drivs ut från kristallerna när de bildas, precis som salt drivs ut från iskristaller när havsvatten fryser.
Kristallerna blir mindre täta än omgivningen och flyter upp som isbitar i ett glas vatten. Eftersom kristallerna inte stannar på plats kan kärnan inte helt enkelt frysa inifrån och ut.
Rörelserna som skapas av de flytande kristallerna blandar om den kemiska skiktningen inuti stjärnan. Gradvis transporteras de tyngsta elementen mot centrum. Detta frigör ett stadigt flöde av gravitationsenergi som håller stjärnan att lysa vid en nästan konstant temperatur i miljarder år.
Flytande kristaller kan pausa stjärnornas åldrandeprocess, vilket ger en slutlig energikälla till annars döda stjärnor.
Hittills har denna avkylningspaus slutgiltigt identifierats endast för en liten del av den vita dvärgpopulationen. De höga massorna och märkliga sammansättningarna av dessa onormala vita dvärgar tyder på att de hade en ganska våldsam historia. Mest troligt är de produkter av stjärnsammanslagningar – händelser där två stjärnor kolliderar och kombineras.
Men det här kan bara vara toppen av isberget. Baserat på våra fynd misstänker vi att nästan alla vita dvärgar, och inte bara de sammanslagna, upplever en svalkande paus under sin evolution. Denna mer universella kylpaus skulle dock vara mycket kortare än det mångmiljardåriga avbrottet som hittills studerats.
Observationer pågår för att försöka identifiera denna kortare avkylningspaus i resten av den vita dvärgpopulationen.
Dessa fynd har implikationer för stjärnarkeologi. Ju kallare den vita dvärgen är, desto äldre måste den vara. Precis som arkeologer använder kol-14-datering för att fastställa artefakters ålder och rekonstruera historien om en stad eller civilisation, förlitar sig astronomer på kylning av vit dvärg för att mäta stjärnornas åldrar och förstå historien om vår Vintergatans galax.
Vår upptäckt gör detta mer komplicerat. En vit dvärg med en viss temperatur kan vara miljarder år äldre än man först antog på grund av bildandet av dessa flytande kristaller. Nyckeln är nu att ta reda på vilka stjärnor som upplever denna nedkylningspaus och vilka som inte gör det.
Tillhandahålls av The Conversation
Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln. 
