Forskare har avslöjat varför vissa vita dvärgar på ett mystiskt sätt slutar svalna – ändrar idéer om hur gamla stjärnor egentligen är och vad som händer med dem när de dör.

Vita dvärgstjärnor anses allmänt vara "döda stjärnor" som kontinuerligt svalnar över tiden. Men 2019 upptäckte data från Europeiska rymdorganisationens (ESA:s) Gaia-satellit en population av vita dvärgstjärnor som har slutat svalna i mer än åtta miljarder år. Detta antydde att vissa vita dvärgar kan generera betydande extra energi, i motsats till den klassiska bilden av "död stjärna", och astronomer var från början inte säkra på hur detta kunde hända.

Idag publicerades ny forskning i Nature , ledd av Dr. Antoine Bédard från University of Warwick och Dr. Simon Blouin från University of Victoria (Kanada), avslöjar mekanismen bakom denna förbryllande observation.

Över 97 % av stjärnorna i Vintergatan kommer så småningom att bli vita dvärgar. Forskare har länge ansett dessa stjärnor vara i slutet av sina liv. Efter att ha utarmat sin kärnenergikälla slutar de att producera värme och kyls ner tills den täta plasman i deras inre fryser till ett fast tillstånd och stjärnan stelnar inifrån och ut. Denna nedkylningsprocess kan ta miljarder år.

Enligt den nya forskningen, hos vissa vita dvärgar, fryser inte den täta plasman i det inre bara inifrån och ut. Istället är de fasta kristallerna som bildas vid frysning mindre täta än vätskan och vill därför flyta. När kristallerna flyter uppåt förskjuter de den tyngre vätskan nedåt. Transporten av tyngre material mot stjärnans centrum frigör gravitationsenergi, och denna energi räcker för att avbryta stjärnans avkylningsprocess i miljarder år.

Antione Bédard, en forskare vid University of Warwick, sa:"Denna förklaring matchar alla observationsegenskaper hos den ovanliga vita dvärgpopulationen. Detta är första gången denna transportmekanism har observerats i någon typ av stjärna, vilket är spännande:det är inte varje dag vi upptäcker ett helt nytt astrofysiskt fenomen."

Forskarna har en hypotes om varför detta händer i vissa stjärnor men inte andra. Simon Blouin, en Canadian Institute of Theoretical Astrophysics National Fellow vid University of Victoria, förklarade:"Skillnaden beror troligen på stjärnans sammansättning. Vissa vita dvärgstjärnor bildas genom sammanslagning av två olika stjärnor. När dessa stjärnor kolliderar för att bilda den vita dvärgen ändrar den stjärnans sammansättning på ett sätt som kan tillåta bildandet av flytande kristaller."

Denna nya upptäckt kommer inte bara att kräva att astronomiläroböcker revideras utan också att astronomer återbesöker processen de använder för att bestämma åldern på stjärnpopulationer. För närvarande används vita dvärgar rutinmässigt som åldersindikatorer:ju kallare en vit dvärg är, desto äldre antas den vara. Men på grund av den extra fördröjning av kylning som finns hos vissa vita dvärgar, kan vissa stjärnor med en given temperatur vara miljarder år äldre än man tidigare trott.

Bédard tillade, "Transportmekanismen vi har avslöjat betyder att vissa vita dvärgar lyser lika starkt som "normala" stjärnor i miljarder år. Detta komplicerar åldersdatering och vår användning av vita dvärgar för att rekonstruera bildandet av vår galax."

Mer information: Simon Blouin, Flytande kristaller stoppar kylningen av vita dvärgstjärnor, Natur (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07102-y. www.nature.com/articles/s41586-024-07102-y

Journalinformation: Natur

Tillhandahålls av University of Warwick