Jonain päivänä - todennäköisesti miljardeja vuosia tästä - aurinko kuolee. Mikä auringolle tarkalleen tapahtuu pitkän käyttöiänsä lopussa, on kuitenkin jo kauan käynyt keskustelua. Nature- lehden tutkimuksessa ilmoitetut uudet havainnot paljastavat, että useimmat tähdet, mukaan lukien aurinko, muuttuvat todennäköisesti maapallon kokoisiksi jättiläisiksi avaruuskiteiksi, jotka merkitsevät sitä kohtaa, missä aurinkokunta oli.
Löytö on peräisin Euroopan avaruusjärjestön Gaian avaruusteleskoopista, joka tarkasteli tarkkaan valkoisten kääpiöiksi kutsuttujen 15 000 tähtijäännöksen väriä ja kirkkautta noin 300 valovuoteen maapallosta. Viisikymmentä vuotta sitten tähtitieteilijät ennustivat ensin, että valkoisen kääpiön elämän lopussa se jäähtyy tarpeeksi siirtyäkseen nesteestä kiinteään aineeseen ja kiteytymään, mutta heillä ei ollut todisteita. Tämä uusi tutkimus antaa ensimmäisen havainnollisen näytön siitä, että tähtijäännökset todellakin jäähtyvät kosmisiin diskopalloihin.
Itse asiassa Warwickin yliopiston pääkirjailija ja tähtitieteilijä Pier-Emmanuel Tremblay kertoo Deborah Netburnille The Los Angeles Timesissa, että suurin osa tunnetuissa maailmankaikkeudessa olevista tähtiistä kiteytyy lopulta.
"Kymmenien miljardien vuosien kuluttua maailmankaikkeus tulee suurelta osin tiheistä kidepalloista", hän sanoo. "Jatkossa nämä esineet ovat täysin hallitsevia."
Joten mikä on valkoinen kääpiö? Pohjimmiltaan se on yksi tähden elämän viimeisistä vaiheista. Keskikokoiset tähdet lisäävät olemassaoloaan sulauttamalla vetyä heliumiin ylikuumennetussa ytimessä. Näistä ydinreaktioista vapautuva energia ja paine tuottavat lämpöä ja ulkoista painetta tähden pitämiseksi vakaana. Lopulta kuitenkin pienet ja keskikokoiset tähdet - määriteltyinä mille tahansa, joiden massa on alle noin 8 kertaa aurinkoomme massa - muuntaa suurimman osan vedystään heliumiksi. Näiden reaktioiden paine ei kykene ylittämään painovoimaa tähtiydinnästä. Tähti alkaa sitten romahtaa itsestään, sitten alkaa kuumentua uudelleen ja alkaa sulattaa viimeistä jäljelle jäänyttä vetyä ytimen ulkopuolella palavassa kuoressa, joka saa tähden tähtimäisen laajentumisen punaiseksi jättiläiseksi. Se tulee tarpeeksi kuumana sulamaan sen heliumin ydin raskaampiin alkuaineisiin happea ja hiiltä. Sen jälkeen se räjäyttää ulkokerroksensa, ja jäljelle jää valkoinen kääpiö tai tähden käytetty ydin, joka hidastuu viileäksi usean miljardin vuoden ajan.
Netburnin mukaan jos valkoiset kääpiöt yksinkertaisesti jäähtyisivät ajan myötä eivätkä muuttuisi kiteiksi, tähdet vaihtaisivat väriä ja menettävät kirkkauden tasaisella, ennustettavalla tiellä, muuttuessa sinisestä oranssiksi punaiseksi jäähtyessään.
Mutta Gaian kaukoputken tiedot osoittivat, että monet valkoiset kääpiöt lopettivat jäähtymisen miljooniksi ja joskus miljardeiksi vuosiksi sen sijaan, että seuraisivat tätä ennustettavaa polkua ja vapauttivat sen sijaan energiaa. Kohtuullisin selitys on, että kyseisenä ajanjaksona valkoinen kääpiö kiteytyy, prosessi, joka antaa energiaa.
"Näimme joukon valkoisia kääpiöitä, joilla oli tiettyjä värejä ja valoisuuksia, joita muuten ei ollut kytketty toisiinsa evoluutiossaan", Pier-Emmanuel sanoo lehdistötiedotteessa. "Tajusimme, että tämä ei ollut selvä valkoisten kääpiöiden populaatio, vaan 50 vuotta sitten ennustettu jäähtymisen ja kiteytymisen vaikutus."
Jotkut tutkijat uskoivat, että jos valkoiset kääpiöt kiteytyisivät, prosessin myöntämä energia olisi liian pieni astronomien havaitsemiseksi. Mutta niin ei ole, ja prosessin aikana vapautuva energia on ennusteiden yläpäässä. Toisessa lehdistötiedotteessa Tremblay kertoo sen todennäköisesti liittyvän kääpiöiden koostumukseen.
"Meillä ei ole vain todisteita lämmön vapautumisesta kiinteytymisen yhteydessä, vaan huomattavasti enemmän energian vapautumista tarvitaan havaintojen selittämiseksi. Uskomme, että tämä johtuu siitä, että happi kiteytyy ensin ja sitten uppoaa ytimeen, prosessi, joka on samanlainen kuin sedimentaatio joen pohjalla maan päällä ”, hän sanoo. "Tämä työntää hiiltä ylöspäin ja tämä erottelu vapauttaa painovoimaenergiaa."
Vaikka tietäminen siitä, että näistä tähtiä tulee kristallipalloiksi, on aika mielenkiintoista, sillä on käytännön seurauksia tähtitieteilijöille. Koska valkoisten kääpiöiden tiedettiin jäähtyvän tasaisella nopeudella, niitä käytetään usein vanhoihin tähtiryhmiin. Mutta nopeus, jolla valkoinen kääpiö kiteytyy, riippuu sen massasta. Suuremmat tähdet käyvät kiteytysprosessin läpi miljardin vuoden kuluttua, kun taas pienemmillä tähtiillä voi kestää miljardeja vuosia pidempi kiteytymisen aloittaminen. Tutkijoiden mukaan heidän on luotava parempia malleja siitä, kuinka nämä tähdet kiteytyvät voidakseen käyttää niitä parempiin tähtiklustereihin.
Maapallolla on vielä jonkin aikaa edetä, kunnes aurinko muuttuu itsestään massiiviseksi astronikattokruunuksi. On arvioitu, että kestää noin 5 miljardia vuotta, ennen kuin se palaa polttoaineensa läpi ja tulee valkoiseksi kääpiöksi. Jäähtymiseen ja kiteytymiseen kuluu vielä 5 miljardia vuotta.
