Miles de estrellas convirtiéndose en cristales

Estrella enana blanca en proceso de solidificación. Crédito: Universidad de Warwick / Mark Garlick

La primera evidencia directa de estrellas enanas blancas que se solidifican en cristales ha sido descubierta por astrónomos en la Universidad de Warwick, y nuestros cielos están llenos de ellos. 

• Nuestro propio Sol está destinado a convertirse en una enana blanca cristalina en unos 10 mil millones de años. 

• Primera evidencia directa de que las estrellas enanas blancas forman núcleos de cristal de oxígeno metálico y carbono. 

• La cristalización retrasa los procesos de enfriamiento, lo que significa que algunas estrellas podrían ser miles de millones de años más antiguas de lo que se pensaba. 

• Las enanas blancas más antiguas, casi la edad de la Vía Láctea, probablemente sean casi totalmente de cristal. 

• Descubrimiento publicado en Nature exactamente cincuenta años después de que fue predicho 

Las observaciones han revelado que los remanentes muertos de estrellas como nuestro Sol, llamadas enanas blancas, tienen un núcleo de oxígeno sólido y carbono debido a una transición de fase durante su ciclo de vida similar a la del agua que se convierte en hielo, pero a temperaturas mucho más altas. Esto podría hacerlos potencialmente miles de millones de años más viejos de lo que se pensaba anteriormente. 

El descubrimiento, dirigido por el Dr. Pier-Emmanuel Tremblay del Departamento de Física de la Universidad de Warwick, se publicó en Nature y se basa en gran medida en las observaciones realizadas con el satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea. 

Las estrellas enanas blancas son algunos de los objetos estelares más antiguos del universo. Son increíblemente útiles para los astrónomos ya que su ciclo de vida predecible les permite ser utilizados como relojes cósmicos para estimar la edad de los grupos de estrellas vecinas con un alto grado de precisión. Son los núcleos restantes de los gigantes rojos después de que estas grandes estrellas hayan muerto y se hayan desprendido de sus capas externas y se estén enfriando constantemente a medida que liberan su calor acumulado a lo largo de miles de millones de años. 

Los astrónomos seleccionaron 15.000 candidatos a enanas blancas a unos 300 años luz de la Tierra a partir de las observaciones realizadas por el satélite Gaia y analizaron los datos sobre la luminosidad y los colores de las estrellas. 

Identificaron una acumulación, un exceso en el número de estrellas con colores y luminosidades específicos que no corresponden a una sola masa o edad. Cuando se compara con los modelos evolutivos de estrellas, la acumulación coincide fuertemente con la fase en su desarrollo en la que se predice que el calor latente se liberará en grandes cantidades, lo que provocará una ralentización de su proceso de enfriamiento. Se estima que, en algunos casos, estas estrellas han disminuido su envejecimiento hasta 2 mil millones de años, o el 15 por ciento de la edad de nuestra galaxia. 

El Dr. Tremblay dijo: "Esta es la primera evidencia directa de que las enanas blancas se cristalizan, o la transición de líquido a sólido. Se predijo hace cincuenta años que deberíamos observar un aumento en el número de enanas blancas en ciertas luminosidades y colores debido a Cristalización y solo ahora se ha observado esto. 

"Todas las enanas blancas se cristalizarán en algún momento de su evolución, aunque las enanas blancas más masivas pasan por el proceso antes. Esto significa que miles de millones de enanas blancas en nuestra galaxia ya han completado el proceso y son esencialmente esferas de cristal en el cielo. El Sol Se convertirá en una enana blanca de cristal en unos 10 mil millones de años". 

La cristalización es el proceso de un material que se convierte en un estado sólido, en el que sus átomos forman una estructura ordenada. Bajo las presiones extremas en los núcleos de la enana blanca, los átomos se empaquetan tan densamente que sus electrones se vuelven libres, dejando un gas de electrones conductor gobernado por la física cuántica y los núcleos cargados positivamente en forma fluida. Cuando el núcleo se enfría a unos 10 millones de grados, se ha liberado suficiente energía para que el fluido comience a solidificarse, formando un núcleo metálico en su corazón con un manto mejorado en carbono. 

El Dr. Tremblay agrega: "No solo tenemos evidencia de liberación de calor al solidificarse, sino que se necesita una cantidad de energía considerablemente mayor para explicar las observaciones. Creemos que esto se debe a que el oxígeno se cristaliza primero y luego se hunde hasta el núcleo, un proceso similar a la sedimentación en el lecho de un río en la Tierra. Esto empujará el carbono hacia arriba y esa separación liberará energía gravitacional. 

"Hemos dado un gran paso hacia adelante para obtener edades precisas para estas enanas blancas más frías y, por lo tanto, para las viejas estrellas de la Vía Láctea. Gran parte del mérito de este descubrimiento se debe a las observaciones de Gaia. Gracias a las mediciones precisas de las que es capaz. De, hemos entendido el interior de las enanas blancas de una manera que nunca habíamos esperado. Antes de Gaia teníamos de 100 a 200 enanas blancas con distancias y luminosidades precisas, y ahora tenemos 200,000. Este experimento con materia ultra-densa es algo que simplemente No se puede realizar en ningún laboratorio de la Tierra". 

Fuente: Universidad de Warwick,