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