天文学家发现了白矮星凝固成晶体的第一个直接证据

天文学家发现了白矮星凝固成晶体的第一个直接证据

华威大学的天文学家发现了白矮星凝固成晶体的第一个直接证据，我们的天空中充满了白矮星。观察表明，像我们的太阳这样的恒星的残骸，被称为白矮星，由于在其生命周期中类似于水在更高温度下变成冰的相变，有一个固态氧和碳的核心。这可能使它们比之前认为的要古老数十亿年。

白矮星是宇宙中最古老的星体之一。它们对天文学家非常有用，因为它们可预测的生命周期允许它们被用作宇宙时钟，以高度准确地估计邻近恒星群的年龄。它们是红巨星的剩余核心，在这些巨大的恒星死后，它们的外层脱落，在数十亿年的过程中，随着它们释放储存的热量，它们不断冷却。

天文学家从盖亚卫星的观测中，在距地球约300光年的范围内，选择了1.5万颗白矮星候选恒星，并分析了恒星亮度和颜色的数据。他们发现了一种堆积现象，即恒星在特定颜色和亮度下的数量过多，而这与任何单一的质量或年龄都不相符。与恒星的演化模型相比，这种堆积现象与恒星的发展阶段非常吻合。在这个阶段，人们预测恒星会释放大量的潜热，从而减缓其冷却过程。据估计，在某些情况下，这些恒星的衰老速度减缓了20亿年，相当于银河系年龄的15%。

Tremblay博士说:“这是白矮星结晶的第一个直接证据。五十年前就有人预言，由于结晶作用，我们会观察到在一定亮度和颜色下白矮星的数量会堆积起来，直到现在才被观察到。“所有的白矮星都会在进化的某个阶段结晶，尽管质量更大的白矮星会更快地完成这一过程。”这意味着银河系中数十亿的白矮星已经完成了这一过程，它们本质上是天空中的水晶球。太阳本身将在大约100亿年之后变成一颗水晶白矮星。

结晶是一种物质变成固体的过程，在这个过程中原子形成有序的结构。在白矮星核的极端压力下，原子的密度非常大，以至于它们的电子没有束缚，留下了一种由量子物理学支配的导电电子气体，以及一种流体形式的带正电荷的原子核。当地核冷却到1000万度左右时，释放出的能量足以使流体开始凝固，在地核中心形成一个金属内核，地幔中的碳含量增加。

Tremblay博士补充说:“我们不仅有证据表明凝固过程中热量的释放，而且还需要更多的能量释放来解释这些观测结果。”我们认为这是由于氧气先结晶，然后沉入核心，这一过程类似于地球上河床的沉积。这会把碳向上推，分离会释放出引力能。

“我们已经向前迈进了一大步，为这些更冷的白矮星以及银河系的古老恒星找到了精确的年龄。”这一发现在很大程度上归功于盖亚的观测。由于它能够进行精确的测量，我们以一种我们从未预料到的方式了解了白矮星的内部。在盖亚之前，我们有100-200颗白矮星，它们有着精确的距离和亮度，现在我们有20万颗。这个关于超密度物质的实验是地球上任何实验室都无法完成的。