成千上萬(wàn)的星星變成了水晶

華威大學(xué)的天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)直接證據(jù)，證明白矮星在晶體中凝固，我們的天空充滿了白矮星。

觀測(cè)結(jié)果表明，像太陽(yáng)這樣的恒星殘留物，被稱為白矮星，由于其生命周期中的相變，具有固體氧和碳核，類似于水變成冰，但溫度要高得多。這可能會(huì)使它們比以前想象的要老幾十億年。

這一發(fā)現(xiàn)由華威大學(xué)物理系的皮爾-埃馬紐埃爾特朗布萊博士領(lǐng)導(dǎo)，發(fā)表在《自然》雜志上，主要基于歐洲航天局蓋亞衛(wèi)星的觀測(cè)。

白矮星是宇宙中最古老的恒星。它們對(duì)天文學(xué)家非常有用，因?yàn)樗鼈兛深A(yù)測(cè)的生命周期使它們能夠用作宇宙時(shí)鐘，以高精度估計(jì)相鄰星團(tuán)的年齡。這些巨星死亡后，褪去外層，并在釋放數(shù)十億年儲(chǔ)存的熱量時(shí)持續(xù)冷卻，它們是紅巨星的剩余核心。

根據(jù)蓋亞衛(wèi)星的觀測(cè)結(jié)果，天文學(xué)家選取了距離地球約300光年的1.5萬(wàn)顆白矮星候選星，分析了恒星的光度和顏色數(shù)據(jù)。

他們發(fā)現(xiàn)沉積物、特定顏色恒星的數(shù)量和亮度超過(guò)了任何單一的質(zhì)量或年齡。與恒星的演化模式相比，這種積累與它的發(fā)展階段強(qiáng)烈吻合，在發(fā)展階段，預(yù)計(jì)會(huì)釋放出大量的潛熱，導(dǎo)致其冷卻過(guò)程放緩。據(jù)估計(jì)，在某些情況下，這些恒星的老化速度已經(jīng)減慢了20億年，也就是銀河系年齡的15%。

Tramblay博士說(shuō)：“這是白矮星結(jié)晶或從液體變成固體的第一個(gè)直接證據(jù)。五十年前，我們應(yīng)該已經(jīng)觀察到，由于一定的光度和顏色，我們應(yīng)該已經(jīng)觀察到白矮星的聚集。結(jié)晶，現(xiàn)在才觀察到。

“所有的白矮星都會(huì)在演化過(guò)程中結(jié)晶，盡管更大的白矮星會(huì)更快地經(jīng)歷這個(gè)過(guò)程。這意味著我們銀河系中的數(shù)十億白矮星已經(jīng)完成了這個(gè)過(guò)程，它們基本上就是天上的水晶球。它將在大約100億年后變成一顆晶體白矮星?！?

結(jié)晶是晶體材料變成固態(tài)的過(guò)程，其中其原子形成有序結(jié)構(gòu)。在白矮星核的極端壓力下，原子密集堆積，使它們的電子不受束縛，留下量子物理控制的導(dǎo)電電子氣體和流體形式的帶正電原子核。當(dāng)核心冷卻到大約1000萬(wàn)度時(shí)，會(huì)釋放出足夠的能量，使流體開(kāi)始凝固，在其中心形成金屬核心，碳?xì)ぴ谄渲械玫綇?qiáng)化。

Tremblay博士補(bǔ)充道：“我們不僅有凝固過(guò)程中熱量釋放的證據(jù)，還需要更多的能量釋放來(lái)解釋觀察結(jié)果。我們認(rèn)為這是因?yàn)檠鯕馐紫冉Y(jié)晶，然后沉入地核，類似于地球河床上的沉積。這將推動(dòng)碳向上，分離將釋放重力能量。

“我們?cè)讷@得這些冷白矮星和銀河系老恒星的確切年齡方面邁出了一大步。這一發(fā)現(xiàn)很大程度上歸功于蓋亞的觀察。因?yàn)榫_的測(cè)量，它可以讓我們以一種我們從未預(yù)料到的方式了解白矮星的內(nèi)部。在蓋亞之前，我們有100-200個(gè)白矮星，有精確的距離和光度——現(xiàn)在我們有20萬(wàn)個(gè)。這項(xiàng)關(guān)于超致密物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)根本無(wú)法在地球上的任何實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。”

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