Pour nous, les étoiles peuvent être comme des bijoux taillés, scintillant froidement contre l’obscurité veloutée du ciel nocturne. Et pour certains d’entre eux, cela pourrait être un peu vrai.
Lorsqu’un certain type d’étoile morte se refroidit, elle se solidifie et cristallise progressivement. Les astronomes en ont trouvé une faisant exactement cela dans notre arrière-cour cosmique, une naine blanche composée principalement de carbone et d’oxygène métallique à seulement 104 années-lumière, et son profil de masse thermique indique que le centre de l’étoile se transforme en un « diamant cosmique » dense et solide. » composé de carbone et d’oxygène. amorphe.
La découverte est détaillée dans un article accepté Avis mensuels de la Royal Astronomical Society La pré-impression est disponible sur le site arXiv.
« Dans ce travail, nous rapportons la découverte d’un nouveau système quadruple de type Sirius à une distance de 32 parsecs, consistant en un compagnon nain blanc cristallisé du Triple HD 190412 précédemment connu », Tapez une équipe internationale d’astronomes Dirigé par Alexander Fenner de l’Université du sud du Queensland en Australie.
« Par son association avec ces compagnons de la séquence principale, il s’agit de la première naine blanche cristallisée dont la durée de vie totale peut être limitée de l’extérieur, un fait dont nous profitons en essayant de mesurer expérimentalement le retard de refroidissement causé par la cristallisation du noyau de la naine blanche. »
Toutes les choses dans l’univers doivent changer. Chaque étoile suspendue dans le ciel, étincelante de lumière générée par la fusion atomique, manquera un jour de carburant pour son feu et évoluera vers quelque chose de nouveau.
Pour la grande majorité des étoiles – celles qui ont moins de huit fois la masse du Soleil, y compris le Soleil – cette chose est une naine blanche.
Lorsque le carburant s’épuise, la matière externe de l’étoile fuit dans l’espace environnant, et le noyau restant, qui n’est plus soutenu par la pression extérieure fournie par la fusion, s’effondre en un corps super dense, de la taille de la Terre (ou de la Lune ! ), mais à une masse de 1,4 soleils.
La matière des étoiles naines blanches est fortement comprimée, mais elle est empêchée de s’effondrer davantage grâce à ce que l’on appelle la pression de dégénérescence des électrons. Deux électrons ne peuvent pas occuper des états identiques, ce qui empêche la naine blanche de devenir plus massive, comme on le voit dans une étoile à neutrons ou un trou noir.
Les étoiles naines blanches sont sombres, mais elles brillent toujours avec une chaleur résiduelle. Au fil du temps, elles se refroidissent et devraient évoluer en ce qu’on appelle des étoiles naines noires lorsqu’elles perdent toute leur chaleur et deviennent une masse froide de carbone cristallisé.
Les calculs montrent que ce processus prend presque trop de temps quadrillions d’années (c’était il y a un million de milliards d’années); Puisque l’univers n’a que 13,8 milliards d’années, nous ne nous attendons pas à le trouver de sitôt.
Ce que nous pouvons faire, c’est identifier les signes de cristallisation qui commencent dans les noyaux des naines blanches que nous voyons autour de nous.
Pendant la cristallisation, les atomes de carbone et d’oxygène à l’intérieur de la naine blanche cessent de se déplacer librement et forment des liaisons, s’organisant en un réseau cristallin. De l’énergie est libérée au cours de ce processus, qui est dissipée sous forme de chaleur.
Il en résulte une sorte de plateau ou de ralentissement du refroidissement des étoiles naines blanches, qui se voit dans la couleur et la luminosité de l’étoile, la faisant apparaître plus petite qu’elle ne l’est en réalité.
Afin de mesurer avec précision la luminosité d’une étoile, vous devez savoir précisément à quelle distance elle se trouve, ce qui est devenu plus possible ces dernières années grâce à la cartographie stellaire à haute résolution réalisée par la mission Gaia.
Cela signifie que nous pouvons maintenant reconnaître avec plus de confiance la cristallisation des naines blanches.
Fenner et ses collègues ont utilisé les données de Gaia pour rechercher plusieurs systèmes stellaires, en identifiant les étoiles dont l’association avec d’autres peut ne pas être claire.
Et ils ont découvert qu’une étoile naine blanche récemment découverte (rappelez-vous que ce truc est très sombre) était gravitationnellement liée à ce que l’on pensait être Système trois étoilesétiqueté HD 190412.
La découverte de la naine blanche, maintenant nommée HD 190412 C, a fait du triplet un quadruple, mais il y avait plus. Ses propriétés indiquent qu’il subit un processus de cristallisation.
Que ce soit ou non Cristal de diamant nain blanc Inconnu La densité des naines blanches est d’environ 1 million de kilogrammes par mètre cube, tandis que la densité des diamants est d’environ 3500 kilogrammes par mètre cube. allotropes plus denses de carbone sont présents ; D’un autre côté, il y a beaucoup de diamants qui flottent dans l’espace.
Les trois autres étoiles du système ont permis à l’équipe de contraindre de l’extérieur l’âge de la naine blanche, ce qui n’avait jamais été fait auparavant pour une naine blanche amorphe connue.
L’âge du système est d’environ 7,3 milliards d’années. L’âge de la naine blanche semble être d’environ 4,2 milliards d’années. Les chercheurs disent que l’écart est de 3,1 milliards d’années, ce qui indique que le taux de cristallisation a ralenti le taux de refroidissement de la naine blanche d’environ un milliard d’années.
En soi, la datation ne suffit pas à changer nos modèles de cristallisation d’une naine blanche, mais la découverte et sa proximité avec la Terre suggèrent qu’il pourrait y avoir beaucoup plus de systèmes de ce type que nous pouvons exploiter pour mesurer ce processus fascinant.
« Nous suggérons que la découverte de ce système à seulement 32 parsecs indique que les systèmes de type Sirius contenant des naines blanches cristallisées sont susceptibles d’être nombreux. Les découvertes futures pourraient ainsi permettre des tests plus approfondis des modèles de cristallisation des naines blanches. » écrivent les chercheurs.
« Nous concluons que la découverte du système HD 190412 a ouvert une nouvelle voie pour comprendre la cristallisation des naines blanches. »
Recherche acceptée Avis mensuels de la Royal Astronomical Societyet est disponible sur arXiv.
