Apmēram pirms piecdesmit gadiem astronomi prognozēja, kāds būs mūsu Saules galīgais liktenis. Saskaņā ar teoriju Saule savu ūdeņraža degvielu izlietos miljardu gadu laikā un paplašināsies, kļūstot par Sarkano gigantu, kam sekos ārējie slāņi un kļūs par balto punduri. Pēc vēl dažus miljardus gadu ilgas atdzesēšanas interjers izkristalizēsies un kļūs ciets.
Vēl nesen astronomiem bija maz pierādījumu, lai pamatotu šo teoriju. Bet pateicoties ESA Gaijas observatorija, astronomi tagad spēj novērot simtiem tūkstošu baltu punduru zvaigžņu ar ārkārtīgi precīzu precizitāti - novērtējot to attālumu, spilgtumu un krāsu. Tas viņiem savukārt ļāva izpētīt, kāda nākotne ir mūsu saulei, kad tā vairs nav tā siltā, dzeltenā zvaigzne, kuru mēs šodien pazīstam un mīlam.
Nesen žurnālā parādījās pētījums, kurā aprakstīti šie atklājumi Daba ar virsrakstu “Core kristalizācija un uzkrāšanās jauno balto punduru dzesēšanas secībā”. Pētījumu vadīja Pjērs-Emanuels Tremblijs, Vorikas universitātes docents, un tajā bija iekļauti vairāki pētnieki no Vorikas Astronomijas un astrofizikas grupas, Universitātes de Montréal un Ziemeļkarolīnas universitātes.
Runājot par zvaigžņu evolūciju, gadu desmitu novērojumi apvienojumā ar teorētiskajiem modeļiem ļāva astronomiem secināt, kas notiks ar zvaigzni, pamatojoties uz tās klasifikāciju. Kamēr lielākas zvaigznes (piemēram, zilie super-giganti) galu galā nonāk supernovā un kļūst par neitronu zvaigznēm vai melnajiem caurumiem, mazākas zvaigznes, piemēram, mūsu Saule, savus ārējos slāņus sagrauj, lai kļūtu par planētu miglājiem, un galu galā pabeidz savu dzīves ciklu kā balts punduris.
Šīs īpaši blīvās zvaigznes atdziestot turpina izstarot starojumu, process ilgst miljardiem gadu. Galu galā viņu iekšpuse būs pietiekami vēsa - apmēram 10 miljoni ° C (50 miljoni ° F) -, ka ārkārtējs spiediens, kas tiek izdarīts uz to serdeņiem, tur esošajam materiālam izkristalizējas un kļūst ciets. Tiek lēsts, ka tas būs līdz 97% Zvaigžņu likteņu Piena Ceļā, bet pārējie kļūs par neitronu zvaigznēm vai melnajiem caurumiem.
Tā kā baltie punduri ir vienas no visvecākajām zvaigznēm Visumā, tie ir neticami noderīgi astronomiem. Tā kā to dzīves cikls ir paredzams, tos izmanto kā “kosmiskos pulksteņus”, lai ar augstu precizitāti noteiktu blakus esošo zvaigžņu grupu vecumu. Bet izaicinājums ir noteikt, kas notiek ar baltajiem punduriem viņu dzīves cikla beigās.
Iepriekš astronomi bija ierobežoti, runājot par balto punduru skaitu, ko viņi varēja izpētīt. Tas viss mainījās līdz ar Gaia, kosmosa observatorija, kas pēdējos gadus ir pavadījusi precīzi, mērot zvaigžņu pozīcijas, attālumus un kustības, lai izveidotu visu laiku detalizētāko 3D kosmosa katalogu.
Kā nesenā EKA paziņojumā presei norādīja ERC * stipendiātu stipendiāts Pjērs-Emanuels Tremblijs:
“Iepriekš mums bija attālumi tikai dažiem simtiem balto punduru, un daudzi no viņiem atradās kopās, kur viņiem visiem ir vienāds vecums. Ar Gaia mums tagad ir simtiem tūkstošu baltu punduru attālums, spilgtums un krāsa ievērojamam paraugam Piena ceļa ārējā diskā, kas aptver virkni sākotnējo masu un visu veidu vecumus. ”
Savā pētījumā astronomi izmantoja Gaia datus, lai analizētu vairāk nekā 15 000 zvaigžņu paliekošos kandidātus 300 gaismas gadu laikā no Zemes. Izmantojot šo paraugu, viņi varēja noteikt zvaigžņu skaita pārpalikumu (sauktu arī par pāļu), kam bija īpašas krāsas un spožums, kas neatbilda nevienai masai vai vecumam.
Šķiet, ka šī uzkrāšanās, salīdzinot ar zvaigžņu evolūcijas modeļiem, sakrīt ar attīstības stadiju, kurā zvaigznes zaudē siltumu lielos daudzumos. Šis process palēnina dabisko atdzišanas procesu un liek mirušajām zvaigznēm pārstāt tuvināties, kas liek tām parādīties pat par 2 miljardiem gadu jaunākām, nekā patiesībā ir.0
"Šis ir pirmais tiešais pierādījums tam, ka baltie punduri izkristalizējas vai pāriet no šķidruma uz cietiem," skaidroja Tremblijs Warwick preses paziņojumā. "Pirms piecdesmit gadiem tika prognozēts, ka mums vajadzētu novērot balto punduru skaita palielināšanos noteiktā gaismā un krāsās kristalizācijas dēļ, un tikai tagad tas ir novērots."
Šis modelis, kad spožums nav saistīts ar vecumu, bija viens no galvenajiem pareģojumiem par balto punduru kristalizāciju pirms 50 gadiem. Tagad, kad astronomi ir ieguvuši tiešus pierādījumus par šo procesu darbā, tas, iespējams, ietekmē mūsu izpratni par to, kādās zvaigžņu grupās būtu jāiekļauj baltie punduri.
"Baltie punduri tradicionāli tiek izmantoti zvaigžņu populācijas, piemēram, zvaigžņu kopas, ārējā diska un halo, noteikšanai pēc Piena ceļa," sacīja Tremblajs. "Mums tagad būs jāizstrādā labāki kristalizācijas modeļi, lai iegūtu precīzākus aprēķinus par šo sistēmu vecumu."
Piemēram, kaut arī visi baltie punduri kādā evolūcijas brīdī izkristalizēsies, laiks, kas nepieciešams, mainās atkarībā no zvaigznes. Masīvāki baltie punduri ātrāk atdziest un sasniedz temperatūru, kurā kristalizācija notiek ātrāk (apmēram viena miljarda gadu laikā). Mazākiem baltiem punduriem, par ko mūsu saule kļūs, var būt nepieciešami pat seši miljardi gadu, lai veiktu tādu pašu pāreju.
"Tas nozīmē, ka miljardi balto punduru mūsu galaktikā jau ir pabeiguši procesu un būtībā ir kristāla sfēras debesīs," sacīja Tremblajs. Tikmēr var gaidīt, ka mūsu Saule šo pāreju izies vēl aptuveni desmit miljardu gadu laikā. Tajā brīdī mūsu saule būs izgājusi no savas Sarkanās milzu filiāles fāzes, kļuvusi par balto punduri un sākusi kristalizācijas procesu.
Šī ir tikai jaunākā atklāsme, kas nāk no Gaia misija, kas pēdējos piecus gadus ir pavadījusi debess objektu kataloģizēšanā Piena Ceļā un kaimiņu galaktikās. Pirms misijas beigām (paredzēts, ka tā notiks līdz 2022. gadam) ir plānoti vēl divi dati - DR3 izlaišana paredzēta 2021. gadā, un galīgā izlaišana vēl ir jānosaka.
* Pētījums bija iespējams, pateicoties Eiropas Pētniecības padomes (ERC) finansējumam.
