Они «передумали» умирать
Белые карлики — это, по сути, звездные угольки, то, что осталось от светил вроде нашего Солнца. С точки зрения астрофизиков, это трупы звезд, которые медленно тлеют в космосе.
Однако как показали недавние исследования, некоторые из этих «трупов» способны протянуть на миллиарды лет дольше, чем думали учёные. С одной стороны, белые карлики вроде бы уже и умерли, с другой, неожиданно продолжают генерировать энергию. Получается, что классическая картина с мёртвыми инертными звездами, мягко говоря, не совсем верна. Кроме того, выходит, что иные белые карлики на миллиарды лет старше, чем было принято считать.
Впервые о данном феномене стало известно пять лет назад, в 2019 году, после анализа результатов космической миссии Gaia. Выяснилось, что существует целая популяция белых карликов, которые, похоже, «передумали» охлаждаться много миллиардов лет назад.
И вот теперь команда астрономов и физиков под руководством Антуана Бедара (Университета Уорика, Великобритания) и Саймона Блуэна (Университет Виктории, Канада) ломают головы над тем, какой же механизм может лежать в основе этого удивительного феномена.
Когда кончается топливо
Белые карлики появляются на свет в тот момент, когда в звезде, масса которой примерно равна нашему Солнцу, подходят к концу запасы топлива, которое требуется, извините за каламбур, для ядерного синтеза в ядре светила. Запасы — это водород, самый легкий химический элемент во всей Вселенной.
Отключение термоядерного синтеза, который представляет собой превращение водорода в более тяжёлый гелий, означает, что звезде пора умирать. Если раньше из ядра на поверхность потоками шла энергия, защищавшая звезду от коллапса от собственной силы тяжести, то теперь это закончилось.
Тем временем во внешних слоях звезды под действием гравитации всё ещё продолжается ядерный синтез. Слои чудовищно раздуваются в размерах, которые превышают изначальный диаметр звезды в десятки, а порой и в сотни раз. Астрономы называют эту стадию звёздной жизни фазой красного гиганта.
А потом — хлоп! — слои рассеиваются, улетучиваются, и в космосе оказывается очередной белый карлик, истощенное и быстро остывающее звёздное ядро.
По расчетам астрофизиков, фаза красного гиганта начнётся у Солнца примерно через 5 миллиардов лет. На максимуме наша звезда раздуется до орбиты Марса, поглотив внутренние планеты, в том числе, и Землю… Как минимум 97% звёзд во Млечном пути не минует судьба превращения в белого карлика.
Бонус для карликов
Раньше астрономы были уверены, что белые карлики, отработавшие свое ядрёное топливо, — это практически инертные звезды, доживающие заключительную стадию своей жизни. Согласно бытовавшей до этого гипотезе, плазма, которой была наполнена сердцевина таких звезд, перестала кипеть и быть турбулентной, так как больше там не вырабатывается тепло. Ученые были уверены, что за миллиарды лет белые карлики полностью затвердевают.
Антуан Бедар и его коллеги имеют на этот вопрос совершенно противоположное мнение. Согласно их теории, под твёрдой оболочкой умершей звезды плазма не замерзает, а просто становится плотнее. Но температура всё-таки падает, и по мере её снижения, в белых карликах образуются твёрдые кристаллы, способные плавать в плотной плазме.
Когда кристаллы всплывают вверх, они вытесняют жидкое вещество вниз. В результате таких маневров освобождается гравитационная энергия, которая затем преобразуется в тепло. Таким образом, процесс охлаждения тормозится на миллиарды лет.
Это объяснение соответствует всем наблюдаемым свойствам необычной популяции белых карликов. Впервые этот механизм переноса наблюдается у звёзд любого типа, и это захватывающе: не каждый день мы обнаруживаем совершенно новое астрофизическое явление!
— Антуан Бедар, Университет Уорика, Великобритания.
Однако далеко не все белые карлики имеют бонус «долгожительства». И учёные, похоже, нашли объяснение этой аномалии.
Разница, вероятно, связана с составом звезды. Некоторые белые карлики образуются в результате слияния двух разных звезд. Когда эти звезды сталкиваются, образуя белого карлика, это изменяет состав звезды таким образом, что может привести к образованию плавающих кристаллов
— Саймон Блуэн, Университет Виктории, Канада.
Сейчас при оценке возраста белого карлика ученые исходят из того, что чем ниже у него температура, тем он старше. Однако только что открытые аномальные белые карлики не вписываются в данную теорию. Так как они остывают гораздо дольше, то, на самом деле, эти звезды намного старше, чем выглядят. Так что астрономам вскоре придется пересмотреть методы, которыми они оценивают возраст звезд.
Раскрытый нами механизм переноса означает, что некоторые белые карлики светят так же ярко, как «обычные» звезды, в течение миллиардов лет. Это усложняет определение возраста и использование белых карликов для реконструкции формирования нашей галактики
— Антуан Бедар.
