Jednoho dne - pravděpodobně za miliardy let - naše slunce zemře. To, co přesně se slunci děje na konci jeho dlouhé životnosti, je však již dlouho předmětem debaty. Nová pozorování uvedená ve studii v časopise Nature odhalují, že většina hvězd, včetně slunce, se pravděpodobně promění v obří vesmírné krystaly o velikosti Země, které označí místo, kde kdysi byla naše sluneční soustava.
Tento nález pochází z kosmického dalekohledu Evropské kosmické agentury Gaia, který se podrobně podíval na barvu a jas 15 000 pozůstatků hvězd známých jako bílé trpaslíky během asi 300 světelných let Země. Před padesáti lety astronomové nejprve předpověděli, že na konci života bílého trpaslíka by bylo dost cool na přechod z kapaliny na pevnou látku a krystalizaci, ale neměli žádný důkaz. Tato nová studie poskytuje první pozorovací důkaz, že zbytky hvězd se skutečně ochladily na kosmické disco koule.
Hlavní autor a astronom Pier-Emmanuel Tremblay z Warwick University ve skutečnosti řekne Deborah Netburn v The Los Angeles Times, že většina hvězd ve známém vesmíru nakonec vykrystalizuje.
"Za několik desítek miliard let bude vesmír vytvořen převážně z hustých křišťálových koulí, " říká. "V budoucnosti budou tyto objekty zcela dominantní."
Co je to bílý trpaslík? V podstatě je to jedna z posledních fází života hvězdy. Středně velké hvězdy podporují jejich existenci tím, že do svých superhřátých jader přivádějí vodík do helia. Energie a tlak uvolněný z těchto jaderných reakcí vytvářejí teplo a vnější tlak, který udržuje hvězdu stabilní. Nakonec však malé až střední hvězdy - definované jako cokoli s hmotností menší než asi 8krát větší než naše slunce - převedou většinu svého vodíku na helium. Tlak z těchto reakcí nebude schopen překonat gravitační sílu z jádra hvězdy. Hvězda se pak začne sama zhroutit, pak se znovu zahřeje a začne roztavit svůj poslední zbývající vodík mimo jádro v hořící skořápce, která způsobí, že se hvězda masivně rozšíří do červeného obra. To bude dostatečně horké, aby se jeho heliové jádro roztavilo do těžších prvků kyslíku a uhlíku. Poté odfoukne své vnější vrstvy a zbude bílý trpaslík nebo vyčerpané jádro hvězdy, které se během několika miliard let zpomalí.
Podle Netburna, pokud by se bílí trpaslíci časem jednoduše ochladili a nezměnili se v krystaly, hvězdy by změnily barvu a ztratily jas v hladké předvídatelné cestě, která se během ochlazování změnila z modré na oranžovou na červenou.
Data z dalekohledu Gaia však ukázala, že mnoho bílých trpaslíků přestalo ochladit miliony a někdy miliardy let místo toho, aby následovaly tuto předvídatelnou cestu a místo toho uvolňovaly energii. Nejrozumnější vysvětlení je, že během této doby krystalizuje bílý trpaslík, proces, který uvolňuje energii.
"Viděli jsme hromadu bílých trpaslíků určitých barev a jasů, které by jinak nebyly propojeny, pokud jde o jejich vývoj, " říká Pier-Emmanuel v tiskové zprávě. "Uvědomili jsme si, že se nejedná o výraznou populaci bílých trpaslíků, ale účinek chlazení a krystalizace předpovídal před 50 lety."
Někteří vědci věřili, že kdyby krystalizovali bílí trpaslíci, energie uvolněná procesem by byla pro astronomy příliš malá. Ale není tomu tak a energie uvolněná během procesu je na horním konci předpovědí. V další tiskové zprávě Tremblay říká, že pravděpodobně souvisí se skladbou trpaslíků.
"Nejenže máme důkaz o uvolnění tepla po ztuhnutí, ale k vysvětlení pozorování je potřeba mnohem více uvolnění energie." Věříme, že je to způsobeno tím, že krystalizace kyslíku nejprve krystalizuje a poté klesá do jádra, což je proces podobný sedimentaci na korytu řeky na Zemi, “říká. "To vytlačí uhlík vzhůru a toto oddělení uvolní gravitační energii."
I když věděl, že se tyto hvězdy stávají křišťálovými kouli, je docela zajímavé, ale má pro astronomy praktické důsledky. Protože o bílých trpaslících bylo známo, že se chladí ustálenou rychlostí, jsou často zvyklí na shluky hvězdných hvězd. Míra krystalizace bílého trpaslíka však závisí na jeho hmotnosti, přičemž větší hvězdy procházejí krystalizačním procesem po jedné miliardě let, zatímco menší hvězdy mohou trvat krystalizaci déle o miliardy let déle. Vědci tvrdí, že potřebují vytvořit lepší modely, jak tyto hvězdy krystalizují, aby je mohli použít k lepšímu vytváření hvězdných hvězdokup.
Země má ještě nějaký čas, než se Slunce promění v masivní astro-lustr. Odhaduje se, že to bude trvat asi 5 miliard let, než spálí palivo a stane se bílým trpaslíkem, a bude trvat dalších 5 miliard let, než se vychladne a krystalizuje.
