Het zal een stellair kristal worden Deze artist's impression toont een witte dwergster die aan het stollen is, hetzelfde proces dat op een dag met de zon zal gebeuren. Universiteit van Warwick/Mark Garlick

Onze zon lijkt misschien op een eeuwige bal van brandend gas, maar op een dag zal het sterven. Dit klinkt misschien als een domper, vooral voor alles wat er over een paar miljard jaar op aarde leeft, maar er is een positieve kant aan de ondergang van de zon. Volgens onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Nature in januari 2019, onze dode ster zal een glinsterende erfenis achterlaten en veranderen in een massief kristal. Dit is niet het type kristal dat je in een gemiddelde kroonluchter zou vinden, echter.

Voordat we beginnen te praten over supergrote stellaire kristallen, we moeten eerst begrijpen hoe sterren zoals onze zon leven en sterven.

Van reus tot dwerg

De zon wordt gevoed door kernfusie. Zijn enorme zwaartekracht verplettert waterstofatomen in de kern om helium te creëren, en de enorme hoeveelheden energie die vrijkomen bij deze fusieprocessen duwen naar buiten, het handhaven van een gelukkig evenwicht. Zolang er voldoende waterstof is voor dit proces, de kern blijft ongeveer even groot en temperatuur (ongeveer 15 miljoen Kelvin), energie produceren die door het hele zonnestelsel straalt, uiteindelijk het voeden van de evolutie van het leven op een bepaalde bewoonbare planeet genaamd de aarde. Deze waterstofverbrandingsfase duurt 90 procent van de levensduur van onze zon, een periode van stellair leven die bekend staat als de 'hoofdreeks'. We zijn momenteel ongeveer 4,5 miljard jaar bezig met de hoofdreeksdagen van onze zon - of ongeveer halverwege zijn leven.

Wat gebeurt er als die waterstof helemaal op is? Dingen beginnen een beetje gek te worden, om het zacht uit te drukken. Zonder de uitwendige druk van de energie die ontstaat door het samensmelten van waterstof, de zwaartekracht van de zon overweldigt de kern, het in een kleinere ruimte verpletteren en de temperatuur vertienvoudigen. Dat is echter goed; de zwaardere heliumkernen beginnen samen te smelten, het creëren van de uitwendige druk nogmaals om het evenwicht te handhaven. Er wordt voorspeld dat dit over ongeveer 5 miljard jaar zal gebeuren, gemarkeerd met een plotselinge uitbarsting van energie die bekend staat als een "heliumflits". Terwijl het helium samensmelt, koolstof en zuurstof worden gevormd en de temperatuur van de kern stijgt weer.

Snel na, nog zwaardere elementen beginnen ook te versmelten, en de zon zal er over het algemeen een beetje slechter uitzien voor de slijtage. Het zal beginnen te zwellen, de interplanetaire ruimte opblazen met woeste zonnewinden die de bovenste lagen beginnen weg te halen. Hoewel onze zon niet massief genoeg is om als een supernova te exploderen, het zullen veranderen in een rode reuzenster, mogelijk uitbreiden buiten de baan van de aarde. En dat is niet goed. Onze planeet zal toast zijn.

Na de dood van onze ster, het zal de piekerige overblijfselen van zonneplasma achterlaten - een prachtige planetaire nevel creërend verrijkt met nieuw gevormde zware elementen die de volgende generatie sterren en planeten zullen creëren - en in de kern zal een heet stellair overblijfsel zijn dat bekend staat als een witte dwerg, een kleine, dichte ster die helder glinstert, een bewijs van de zon die vroeger op zijn plaats was.

Witte dwergen kunnen zichzelf miljarden jaren in stand houden voordat ze voor altijd uitbranden en dimmen, maar dit is niet het einde van het verhaal. Met behulp van observaties van de Europese Gaia-missie, die momenteel precisiemetingen uitvoert van sterren in ons melkwegstelsel, Onderzoekers van de Universiteit van Warwick in het Verenigd Koninkrijk zijn op een geheim van een witte dwerg gestuit dat verborgen is gebleven.

Tot nu.

De kristallen dwerg

Kort na de vorming, witte dwergen zijn extreem heet, de intense energie uitstralend die ooit in de kern van de hoofdreeksster werd vastgehouden die voor hen kwam. Gedurende de miljarden jaren na de vorming, witte dwergen koelen langzaam af en, op een bepaald moment, de zuurstof en koolstof die ze bevatten, zullen een faseovergang doormaken - vergelijkbaar met vloeibaar water dat bevriest en verandert in vast ijs, alleen bij veel extremere temperaturen en drukken - stollend om een ​​enorm kristal te vormen.

"Alle witte dwergen zullen op een bepaald punt in hun evolutie kristalliseren, hoewel meer massieve witte dwergen het proces eerder doormaken, "Pier Emmanuel Tremblay, van de afdeling Natuurkunde van de Universiteit van Warwick en leider van de studie, aldus in een persbericht. "Dit betekent dat miljarden witte dwergen in onze melkweg het proces al hebben voltooid en in wezen kristallen bollen aan de hemel zijn. De zon zelf zal over ongeveer 10 miljard jaar een kristalwitte dwerg worden."

Het team van Tremblay analyseerde de Gaia-waarnemingen om de helderheid en kleuren van 15 te meten, 000 witte dwergen binnen 300 lichtjaar van de aarde. Wat ze vonden was een overmaat (of een "opstapeling") in de populatie van sterren met specifieke kleuren en helderheid. Ze realiseerden zich dat deze groep sterren een vergelijkbare fase in de evolutie van sterren vertegenwoordigde, waar de omstandigheden geschikt zijn om deze fase-overgang te laten plaatsvinden. waardoor de koeling vertraging oploopt, waardoor het verouderingsproces wordt vertraagd. De onderzoekers ontdekten dat sommige van deze sterren hun levensduur met wel 2 miljard jaar hadden verlengd.

"Dit is het eerste directe bewijs dat witte dwergen kristalliseren, of overgang van vloeibaar naar vast, " voegde Tremblay eraan toe, ook in de verklaring. "Vijftig jaar geleden werd voorspeld dat we door kristallisatie een opeenstapeling van het aantal witte dwergen zouden waarnemen bij bepaalde lichtsterkten en kleuren en dat is nu pas waargenomen."

Gekristalliseerde witte dwergen zijn niet alleen een stellaire curiositeit; hun kwantumsamenstelling is anders dan alles wat we in het laboratorium kunnen namaken. Terwijl het witte stermateriaal kristalliseert, zijn materiaal wordt geordend op kwantumniveau, kernen die zichzelf uitlijnen als een 3D-rooster en een metalen zuurstofkern creëren en een buitenlaag verrijkt met koolstof.

Dus, daar hebben we het, nadat sterren zoals onze zon sterven, hun verhalen zijn nog niet voorbij. Alle witte dwergen gaan door deze kristallisatiefase, de melkweg bezaaid met enorme diamantachtige stellaire overblijfselen.

Dat is een interessant idee

Toen de Beatles hun hit zongen, "Lucy in de lucht met diamanten, "Misschien hadden ze het niet over LSD zoals de populaire cultuur ons wil doen geloven. Misschien gaven ze in plaats daarvan een knipoog naar de miljarden stellaire diamanten waarvan we nu weten dat ze de nachtelijke hemel vullen.