Нещо прави мъртвите звезди изключително горещи и ние не знаем какво е то
Когато звезди от вида на Слънцето доближат края на своя живот, те се трансформират в бели джуджета. Реално това е голото и смалено звездно ядро, което към този момент не е способно на нуклеарен синтез. То свети, само че само и единствено с остатъчна топлота. Ядрото постепенно, само че несъмнено (в продължение на милиарди години) се охлажда, до момента в който най-сетне не изстине изцяло и не изгасне.
Не всички бели джуджета обаче се охлаждат по същия метод. Миналата година астрономи откриха избран вид солидни бели джуджета, които изстиват по-бавно от останалите, тъй като най-вероятно имат спомагателен източник на топлота. Но какъв?
Благодарение на ново проучване знаем, че сигурно не става въпрос за утаяване на богат на неутрони постоянен изотоп на неона надълбоко в интериора на звездите.
Повечето звезди в Млечния път – тези под към 8 пъти масата на Слънцето – се трансформират в бели джуджета.
Когато останат без водород и хелий за своя нуклеарен синтез, звезди с сходна маса не разполагат с задоволително налягане, което да разпали остатъчния въглерод. Те изхвърлят своя външен материал и ядрото им се свива до сфера, огромна почти колкото Земята.
Тази сфера, състояща се най-вече от въглерод и О2, е извънредно плътна – до 1,4 пъти масата на Слънцето.
Единствено така наречен налягане на изродения електронен газ, което се генерира от неспособността на електроните с един и същи спин да заемат същото положение, пречи на ядрото да се разпадне изцяло.
Поради обстоятелството, че са толкоз плътни и с толкоз дребна повърхност, им лишава извънредно доста време да се охладят. Веднъж щом ядрото на бялото джудже престане да се свива, то мога да доближи температури над 100 000 градуса по Целзий.
Астрономите считат, че не е минало задоволително време от началото на Вселената, което да разреши на едно бяло джудже да се охлади изцяло.
Т.нар. Q-подразделение на белите джуджета обаче, към което спадат към 6 % от солидните бели джуджета, се охлаждат даже по-бавно. Според проучване, оповестено през 2019-а и управлявано от астронома Шиао Ченг от университета „ Джонс Хопкинс “, този дребен брой бели джуджета изстиват с към 8 милиарда години по-бавно спрямо останалите.
Според Ченг и неговият екип изтоп на неона, наименуван неон-22, който се среща в дребни количества в някои бели джуджета, евентуално е главният провинен. Ако неон-22 попадне в центъра на ядро на бели джуджета, състоящо се от въглерод и О2, той би могъл да се трансформира в спомагателен източник на топлота.
Сега екип от астрономи, управителен от Мат Каплан от щатския университет на Илинойс, тества тази догадка чрез симулации на молекулярната динамичност и фазови диаграми. Според техните открития това просто не е допустимо.
Въпреки че единичните кристали се утаяват с прекомерно мудна скорост и е малко евентуално това да докара до следените стопляния, скупчванията на неон-22 биха могли евентуално да ускорят този развой. Дори и този сюжет обаче е малко евентуален, считат учените.
По време на своите симулации те откриват, че микрокристалите неон-22 в течност от въглерод и О2 – в съотношението, което се следи при белите джуджета, са постоянно нестабилни.
Остават единствено две други благоприятни условия – или сместа е толкоз гореща, че кристалът се разтапя, а неонът се разтваря в течността, или цялата примес замръзва. Няма междинен вид.
Дори когато сместа е под точката на разтапяне на неона, само че над тази на въглерода и кислорода, неонът се разтваря.
Впоследствие екипът употребява фазови диаграми – графика, показваща физическите положения на дадена субстанция при разнообразни температури и налягания – с цел да ревизират какъв брой неон ще бъде нужен в сместа, с цел да може неонът да се отдели и стабилизира.
Обикновено белите джуджета с въглерод и О2 имат към 2 % неон. За да може неонът да се стабилизира, сместа би трябвало да съдържа минимум 30 % неон.
„ За да обобщим – пишат откривателите в своя теоретичен труд – ние открихме, че не съществуват условия, при които богато на неон-22 струпване е устойчиво при бяло джудже с въглерод и О2. Съответно, дифузията на неон-22 не би могла да изясни протичащото се при Q-подразделението “ от бели джуджета.
Всичко това допуска, че съставът на този вид бели джуджета е в действителност чудноват. Само това би могло да изясни спомагателното нагряване. Но какъв тъкмо? Астрономите към момента не знаят.
Изследването е оповестено в The Astrophysical Journal Letters.
