În urmă cu aproximativ cincizeci de ani, astronomii au prezis care va fi soarta finală a Soarelui nostru. Conform teoriei, Soarele își va epuiza combustibilul cu hidrogen miliarde de ani de acum încolo și se va extinde pentru a deveni un Gigant Roșu, urmat de el vărsând straturile exterioare și va deveni o pitică albă. După câteva miliarde de ani de răcire, interiorul se va cristaliza și va deveni solid.
Până de curând, astronomii aveau puține dovezi pentru a susține această teorie. Dar, mulțumită ESA Observatorul Gaiaastronomi sunt acum capabili să observe sute de mii de stele pitice albe cu o precizie imensă - măsurându-și distanța, luminozitatea și culoarea. La rândul lor, acest lucru le-a permis să studieze ce ține viitorul pentru Soarele nostru atunci când nu mai este steaua caldă, galbenă, pe care o cunoaștem și o iubim astăzi.
Studiul care descrie aceste descoperiri a apărut recent în jurnal Natură sub titlul „Core cristalizarea și acumularea în secvența de răcire a piticilor albi în evoluție.” Studiul a fost condus de Pier-Emmanuel Tremblay, profesor asistent la Universitatea din Warwick și a inclus mai mulți cercetători din grupul de astronomie și astrofizică din Warwick, Universitatea de Montréal și Universitatea din Carolina de Nord.
Când vine vorba de evoluția stelară, decenii de observații combinate cu modele teoretice au permis astronomilor să concluzioneze ce se va întâmpla cu o stea pe baza clasificării sale. În timp ce stelele mai mari (ca supergiganții albastri) ajung în cele din urmă la supernove și devin stele neutronice sau găuri negre, stele mai mici ca Soarele nostru își vor vărsa straturile exterioare pentru a deveni nebuloase planetare și, în cele din urmă, își vor încheia ciclul de viață ca o pitică albă.
Aceste stele ultra-dense continuă să emită radiații pe măsură ce se răcesc, proces care durează miliarde de ani. În cele din urmă, interioarele lor vor fi destul de cool - aproximativ 10 milioane ° C (50 milioane ° F) - încât presiunea extremă exercitată asupra miezurilor lor va face ca materialul de acolo să se cristalizeze și să se transforme solid. Se estimează că aceasta va fi soarta a până la 97% din stele pe Calea Lactee, în timp ce restul vor deveni stele neutronice sau găuri negre.
Întrucât piticii albi sunt printre cele mai vechi stele din Univers, sunt incredibil de utili astronomilor. Deoarece ciclul lor de viață este previzibil, sunt folosiți ca „ceasuri cosmice” pentru a estima vârsta grupurilor de stele vecine cu un grad ridicat de precizie. Dar determinarea a ceea ce se întâmplă cu piticii albi spre sfârșitul ciclului lor de viață a fost o provocare.
Anterior, astronomii erau limitați atunci când era vorba despre numărul piticilor albi pe care îi puteau studia. Toate acestea s-au schimbat odată cu implementarea Gaia, un observator spațial care a petrecut ultimii ani măsurând cu exactitate pozițiile, distanțele și mișcările stelelor, de dragul creării celui mai detaliat catalog spațial 3D realizat vreodată.
După cum a indicat Pier-Emmanuel Tremblay, ERC * Start Grant Fellow, într-un comunicat de presă recent ESA:
„Anterior, aveam distanțe doar pentru câteva sute de pitici albi și mulți dintre ei erau în ciorchini, unde toți au aceeași vârstă. Cu Gaia avem acum distanța, luminozitatea și culoarea a sute de mii de pitici albe pentru un eșantion important în discul exterior al Căii Lactee, care se întinde pe o serie de mase inițiale și de toate vârstele. "
Pentru studiul lor, astronomii au folosit datele Gaiei pentru a analiza peste 15 000 de candidați rămășiți stelari în 300 de ani-lumină de pe Pământ. Din acest eșantion, ei au putut identifica un exces în numărul de stele (de exemplu, o grămadă) care aveau culori și luminozități specifice care nu corespundeau nici unei mase sau vârste unice.
Această acumulare, comparativ cu modelele evolutive de stele, părea să coincidă cu stadiul de dezvoltare în care stelele pierd căldură în cantități mari. Acest proces încetinește procesul natural de răcire și face ca stelele moarte să înceteze întunecarea, ceea ce le face să apară cu 2 miliarde de ani mai tinere decât sunt în realitate.0
„Aceasta este prima dovadă directă a faptului că piticele albe se cristalizează sau trecerea de la lichid la solid”, a explicat Tremblay într-un comunicat al presei Warwick. „S-a prezis în urmă cu cincizeci de ani că ar trebui să observăm o mulțime de număr de pitici albe la anumite luminozități și culori datorită cristalizării și abia acum acest lucru a fost observat.”
Acest tipar, în care luminozitatea nu are legătură cu vârsta, a fost una dintre predicțiile cheie făcute despre piticele albe cristalizate în urmă cu 50 de ani. Acum că astronomii au dovezi directe ale acestui proces la locul de muncă, este probabil să ne afecteze înțelegerea despre ce grupări stelare ar trebui să fie incluse pitici albi.
„Piticele albe sunt utilizate în mod tradițional pentru datarea în vârstă a populațiilor stelare, cum ar fi ciorchini de stele, discul exterior și haloul din Calea Lactee”, a spus Tremblay. „Acum va trebui să dezvoltăm modele de cristalizare mai bune pentru a obține estimări mai precise despre vârstele acestor sisteme.”
De exemplu, în timp ce toate piticele albe vor cristaliza la un moment dat în evoluția lor, timpul necesar variază în funcție de stea. Mai mulți pitici albi se răcesc mai rapid și ating temperatura la care apare cristalizarea mai devreme (în aproximativ un miliard de ani). Piticele albe mai mici, care este ceea ce va deveni Soarele nostru, pot necesita până la șase miliarde de ani pentru a face aceeași tranziție.
„Aceasta înseamnă că miliarde de pitici albe din galaxia noastră au finalizat deja procesul și sunt în esență sfere de cristal pe cer”, a spus Tremblay. Între timp, Soarele nostru va putea fi supus acestei tranziții în aproximativ zece miliarde de ani. În acel moment, Soarele nostru va fi ieșit din faza Ramurii Gigantului Roșu, va deveni un pitic alb și a început procesul de cristalizare.
Aceasta este doar cea mai recentă revelație care vine din Gaia misiune, care a petrecut ultimii cinci ani catalogând obiecte cerești în Calea Lactee și în galaxiile învecinate. Înainte de finalizarea misiunii (se preconizează că se va întâmpla până în 2022), sunt programate alte două versiuni de date, lansarea DR3 fiind programată pentru 2021, iar versiunea finală este încă de stabilit.
* Cercetarea a fost posibilă datorită finanțării Consiliului European de Cercetare (ERC).
