النجم القزم الأبيض يدخل عصر التبلور ويتحول إلى “الماس الكوني”: ScienceAlert

بالنسبة لنا ، قد تشبه النجوم جواهر مقطوعة ، تتلألأ ببرود على الظلام المخملي في سماء الليل. وبالنسبة للبعض منهم ، قد يكون هذا صحيحًا نوعًا ما.

عندما يبرد نوع معين من النجوم الميتة ، فإنه يتصاعد تدريجياً ويتبلور. وجد علماء الفلك أحدهم يفعل ذلك بالضبط في الفناء الخلفي الكوني لدينا ، وهو قزم أبيض يتكون أساسًا من الكربون والأكسجين المعدني على بعد 104 سنوات ضوئية فقط ، ويشير ملفه الشخصي للكتلة الحرارية إلى أن مركز النجم يتحول إلى كثيف وصلب ، الماس الكوني “المكون من الكربون والأكسجين المتبلور.

تم تفصيل الاكتشاف في ورقة تم قبولها في الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية ومتاح على موقع ما قبل الطباعة arXiv.

“في هذا العمل ، نقدم اكتشاف نظام رباعي جديد يشبه سيريوس على مسافة 32 فرسخ فلكي ، ويتألف من قزم أبيض متبلور رفيق لـ Triple HD 190412 المعروف سابقًا ،” اكتب فريقًا دوليًا من علماء الفلك بقيادة ألكسندر فينير من جامعة جنوب كوينزلاند في أستراليا.

“بحكم ارتباطه بهؤلاء الرفاق المتسلسلين الرئيسيين ، فإن هذا هو أول قزم أبيض متبلور يمكن تقييد عمره الإجمالي خارجيًا ، وهي حقيقة نستفيد منها بمحاولة قياس تأخير التبريد الناتج عن تبلور اللب في القزم الأبيض تجريبيًا . “

كل الأشياء في الكون يجب أن تتغير. كل نجم يتدلى في السماء ، يتلألأ بالضوء المتولد عن الاندماج الذري ، سوف ينفد في يوم من الأيام وقود نيرانه ويتطور إلى شيء جديد.

بالنسبة للغالبية العظمى من النجوم – تلك التي تقل كتلتها عن ثمانية أضعاف كتلة الشمس ، بما في ذلك الشمس – هذا الشيء هو نجم قزم أبيض.

عندما ينفد الوقود ، تتسرب المادة الخارجية للنجم في الفضاء المحيط ، وينهار اللب المتبقي ، الذي لم يعد مدعومًا بالضغط الخارجي الذي يوفره الاندماج ، إلى جسم فائق الكثافة ، حول حجم الأرض (أو القمر) !) ، ولكن في كتلة تصل إلى 1.4 شمس.

تكون المادة الموجودة في النجوم القزمة البيضاء مضغوطة بدرجة كبيرة ، لكنها تُمنع من الانهيار أكثر من خلال شيء يسمى ضغط تنكس الإلكترون. لا يمكن لإلكترونين أن يشغلوا حالات متطابقة ، وهذا يمنع القزم الأبيض من أن يصبح أكثر كثافة ، كما يظهر في النجم النيوتروني أو الثقب الأسود.

النجوم القزمة البيضاء قاتمة ، لكنها لا تزال تتألق مع الحرارة المتبقية. بمرور الوقت ، تبرد ، ومن المتوقع أن تتطور إلى ما يسمى بالنجوم القزمة السوداء عندما تفقد كل حرارتها وتصبح كتلة باردة من الكربون المتبلور.

تشير الحسابات إلى أن هذه العملية تستغرق وقتًا طويلاً جدًا تقريبًا كوادريليون سنة (هذا مليون مليار سنة) ؛ نظرًا لأن عمر الكون يبلغ 13.8 مليار سنة فقط ، فلا نتوقع العثور عليه في أي وقت قريب.

ما يمكننا القيام به هو تحديد علامات التبلور التي تبدأ في نوى الأقزام البيضاء التي نراها حولنا.

أثناء التبلور ، تتوقف ذرات الكربون والأكسجين داخل القزم الأبيض عن الحركة بحرية وتشكل روابط ، وترتب نفسها في شبكة بلورية. يتم إطلاق الطاقة خلال هذه العملية ، والتي تتبدد في شكل حرارة.

ينتج عن هذا نوع من الهضبة أو التباطؤ في تبريد النجوم القزمة البيضاء ، والتي يمكن ملاحظتها في لون النجم وسطوعه ، مما يجعله يبدو أصغر مما هو عليه في الواقع.

من أجل قياس سطوع النجم بدقة ، عليك أن تعرف بدقة مدى بُعده ، وهو أمر أصبح ممكنًا أكثر في السنوات الأخيرة بسبب رسم الخرائط النجمية عالي الدقة الذي أجرته مهمة Gaia.

هذا يعني أنه يمكننا الآن التعرف على تبلور الأقزام البيضاء بثقة أكبر.

كان فينر وزملاؤه يستخدمون بيانات Gaia للبحث عن أنظمة نجوم متعددة ، من خلال تحديد النجوم التي قد يكون ارتباطها بالآخرين غير واضح.

ووجدوا أن نجمًا قزمًا أبيض تم اكتشافه مؤخرًا (تذكر أن هذه الأشياء قاتمة جدًا) كان مرتبطًا جاذبيًا بما كان يُعتقد أنه نظام من ثلاث نجوم، المسمى HD 190412.

إن اكتشاف القزم الأبيض ، المسمى الآن HD 190412 C ، جعل الثلاثي رباعيًا ، ولكن كان هناك المزيد يحدث. تشير خصائصه إلى أنه يخضع لعملية التبلور.

سواء كان ذلك أم لا الكريستال القزم الأبيض الماس غير معروف تبلغ كثافة الأقزام البيضاء حوالي مليون كيلوجرام لكل متر مكعب ، بينما تبلغ كثافة الماس حوالي 3500 كيلوجرام لكل متر مكعب. متآصلات أكثر كثافة من الكربون موجودة ؛ من ناحية أخرى ، هناك الكثير من الماس يطفو في الفضاء.

سمحت النجوم الثلاثة الأخرى في النظام للفريق بتقييد عمر القزم الأبيض خارجيًا – وهو أمر لم يتم القيام به من قبل لقزم أبيض متبلور معروف.

عمر النظام حوالي 7.3 مليار سنة. يبدو أن عمر القزم الأبيض يبلغ حوالي 4.2 مليار سنة. يقول الباحثون إن التناقض هو 3.1 مليار سنة ، مما يشير إلى أن معدل التبلور قد أبطأ من معدل تبريد القزم الأبيض بنحو مليار سنة.

في حد ذاته ، التأريخ ليس كافيًا لتغيير نماذجنا لتبلور القزم الأبيض ، لكن الاكتشاف وقربه من الأرض يشير إلى أنه قد يكون هناك العديد من مثل هذه الأنظمة التي يمكننا استغلالها لقياس هذه العملية الرائعة.

“نقترح أن اكتشاف هذا النظام في 32 فرسخ فلكي فقط يشير إلى أن الأنظمة المشابهة لنجم الشعرى اليمانية التي تحتوي على أقزام بيضاء متبلورة من المرجح أن تكون عديدة. وبالتالي قد تسمح الاكتشافات المستقبلية باختبارات أقوى لنماذج تبلور الأقزام البيضاء ،” يكتب الباحثون.

“نستنتج أن اكتشاف نظام HD 190412 قد فتح طريقًا جديدًا لفهم تبلور الأقزام البيضاء.”

تم قبول البحث في الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية، ومتاح في arXiv.