Vår sol kan framstå som ett oändligt sken av het gas, men dess öde är ändligt. Även om stjärnans slutliga död kan låta dyster för livet på jorden, har vetenskapen avslöjat en hisnande final:solen kommer att förvandlas till en kolossal kristall.
Solens energi kommer från kärnfusion. I sin kärna tvingar gravitationen samman väteatomer, förvandlar dem till helium och frigör enorma mängder energi. Denna fusion håller kärnan stabil på cirka 15 miljoner Kelvin och ger ljuset och värmen som upprätthåller livet på jorden. Denna väteförbränningsfas, känd som huvudsekvensen, står för ungefär 90 % av solens 10 miljarder år långa livslängd. Vi är för närvarande cirka 4,5 miljarder år in i den perioden – ungefär halvvägs genom dess liv.
När kärnans väte tar slut kan solen inte längre upprätthålla det yttre trycket som balanserar gravitationen. Kärnan kollapsar, dess temperatur stiger tio gånger och solens kärna börjar smälta samman helium. Denna "heliumblixt" förväntas inträffa om cirka 5 miljarder år, producera kol och syre och tillfälligt återställa jämvikten. Efterföljande sammansmältning av tyngre grundämnen kommer att blåsa upp solen till en röd jätte, som eventuellt kommer att uppsluka jorden, och den kommer att fälla sina yttre lager för att bilda en vacker planetarisk nebulosa.
Det som återstår är en tät, het kärna – en vit dvärg – som kommer att lysa i miljarder år innan den svalnar och bleknar. Nyligen genomförda observationer från Europeiska rymdorganisationens Gaia-uppdrag har avslöjat en överraskande hemlighet gömd i dessa stjärnglöd.
Efter att en vit dvärg bildats utstrålar den värmen som lagras i dess kärna. Med tiden svalnar det till en punkt där kolet och syret i dess inre genomgår en fasövergång - ungefär som att vatten fryser, men under mycket mer extrema temperaturer och tryck. Resultatet är en gigantisk kristall:ett sfäriskt gitter av syrekärnor omgiven av en kolrik mantel.
Enligt ledande forskare Pier-Emmanuel Tremblay vid University of Warwick kristalliserar alla vita dvärgar så småningom, med mer massiva som gör det tidigare. Han uppskattar att solen kommer att bli en kristallvit dvärg om ungefär 10 miljarder år.
Tremblays team analyserade Gaia-data för 15 000 vita dvärgar inom 300 ljusår. De identifierade en "hög upp" av stjärnor med specifika färger och ljusstyrkor - signaturer för kristalliseringsprocessen. Denna övergång saktar tillfälligt ned kylningen, vilket förlänger livslängden för vissa vita dvärgar med upp till 2 miljarder år. Studien ger det första direkta beviset på stjärnkristallisation, vilket bekräftar en förutsägelse som gjordes för ett halvt sekel sedan.
Kristalliserade vita dvärgar är inte bara astronomiska kuriosa; deras kvantordnade struktur – en metallisk syrekärna med ett kolrikt skal – skapar förhållanden som inte kan replikeras i något laboratorium på jorden. Varje kristall bidrar till galaxens växande samling av diamantliknande rester.
Solen kommer att utvecklas till en vit dvärg om cirka 10 miljarder år, när den väl tar ut vätgas i kärnan.
