天文學家發現成千上萬的白矮星凝固成晶體的直接證據

天文學家發現成千上萬的白矮星凝固成晶體的直接證據


英國華威大學(University of Warwick)物理系天文學家皮亞-艾曼紐·唐布萊(Pier-Emmanuel Tremblay)博士領導的研究團隊,基於對歐洲太空總署蓋亞(Gaia)衛星的觀測數據,發現白矮星會凝固或晶體的首個直接證據。觀測結果顯示,一些稱為白矮星,好像太陽一樣的恆星殘留物,充斥在宇宙之間。

白矮星,由於它的生命週期中相變(phase transition)而具有固體氧和碳的核心,過程類似水變成冰,但溫度高得多。這個過程可能使白矮星的真實年齡比以前認為的,大數十億年。

白矮星是宇宙中最古老的恆星。對天文學家來說非常有用,因為它們可預測的生命週期,天文學家可以用來做宇宙時鐘,以高精度估計相鄰恆星群的年齡。在這些巨大的紅巨星死亡時,它的氣體外層會脱落拋離,剩餘的核心在之後的數十億年中釋放儲存了的熱量時不斷冷卻。唐布萊博士的團體根據蓋亞衛星的觀測結果,選擇了距離地球約三百光年一萬五千顆白矮星候選者,並分析了它們的光度和顏色數據。

硏究發現候選白矮星中,特定顏色的數量和光度超出任何單一質量或年齡,與正常恆星的演化模型相比,候選白矮星與其發展階段非常吻合,其中預測潛在熱能大量釋放,導致它們冷卻過程減慢。據估計,在某些情況下,這些恆星的衰老速度已經減緩了二十億年,即是銀河系年齡的一成半。

唐布萊博士指出,白矮星結晶體,可能是從液體轉變為固體的第一個直接證據。根據五十年前的預測,我們應該觀察到某些光度和顏色的白矮星數量的堆積結晶,現在才觀察到這種情況。所有的白矮星都會在它們的進化過程中結晶,儘管更大質量的白矮星會更快地經歷這個過程。這意味著我們銀河系中的數十億個白矮星已經完成了這個過程,並且基本上是天空中的水晶球。它將在大約一百億年後成為一顆晶瑩剔透的白矮星。

【圖、文:節譯自華威大學2019年1月9日新聞公佈】研究全文刊登在已經出版的《自然》期刊

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