En dag - sandsynligvis milliarder af år fra nu - vil vores sol dø. Hvad der nøjagtigt sker med solen i slutningen af sit lange liv, har imidlertid længe været op til debat. Nye observationer rapporteret i en undersøgelse i tidsskriftet Nature afslører, at de fleste stjerner, inklusive solen, sandsynligvis vil blive til gigantiske rumkrystaller omkring jordens størrelse, der vil markere stedet, hvor vores solsystem engang var.
Fundet kommer fra Det europæiske rumfartsagenturs Gaia-rumteleskop, der kiggede tæt på farven og lysstyrken på 15.000 stjernesterester, der er kendt som hvide dværge inden for ca. 300 lysår fra Jorden. For halvtreds år siden forudsagde astronomer først, at det ved afslutningen af en hvid dværgs liv ville køle nok til at overgå fra en væske til et fast stof og krystallisere, men de havde intet bevis. Denne nye undersøgelse giver det første observationsbevis for, at stjernenesterne faktisk køler ned til kosmiske disco-bolde.
Faktisk fortæller hovedforfatter og astronom Pier-Emmanuel Tremblay fra Warwick University til Deborah Netburn på The Los Angeles Times, at størstedelen af stjernerne i det kendte univers til sidst vil udkrystallisere.
”Om tit tit milliarder af år fra nu af vil universet stort set være lavet af tætte krystalkugler, ” siger han. "I fremtiden vil disse objekter være helt dominerende."
Så hvad er en hvid dværg? Grundlæggende er det et af de sidste faser i en stjerners liv. Mellemstore stjerner brændstof for deres eksistens ved at smelte brint til helium i deres superopvarmede kerner. Energien og trykket frigivet fra disse nukleare reaktioner genererer varme og udadtryk for at holde stjernen stabil. Til sidst vil dog små til mellemstore stjerner - defineret som noget med en masse mindre end ca. 8 gange massen af vores sol - konvertere det meste af deres brint til helium. Trykket fra disse reaktioner vil ikke være i stand til at overvinde tyngdekraften fra stjernens kerne. Stjernen vil derefter begynde at kollapse på sig selv, derefter begynde at varme op igen og begynde at smelte sit sidste resterende brint uden for kernen i en brændende skal, der får stjernen til at udvide sig massivt til en rød gigant. Det bliver varmt nok til at smelte sin heliumkerne ind i de tungere elementer ilt og kulstof. Derefter vil den sprænge sine ydre lag, og hvad der er tilbage er en hvid dværg eller den brugte kerne i stjernen, der vil langsomt køle ned over flere milliarder år.
Ifølge Netburn, hvis de hvide dværge simpelthen afkøles med tiden og ikke blev til krystaller, ville stjernerne ændre farve og mistet lysstyrken på en glat, forudsigelig sti og blive fra blå til orange til rød, da de afkøledes.
Men Gaia-teleskopdataene viste, at mange hvide dværge ophørte med at køle af i millioner og undertiden milliarder af år i stedet for at følge den forudsigelige sti og i stedet frigav energi. Den mest rimelige forklaring er, at den hvide dværg i denne periode udkrystalliserer, en proces, der afgiver energi.
”Vi så en bunke af hvide dverge med visse farver og lysstyrker, som ellers ikke var knyttet sammen med hensyn til deres udvikling, ” siger Pier-Emmanuel i en pressemeddelelse. ”Vi indså, at dette ikke var en særlig population af hvide dværge, men effekten af afkøling og krystallisering forudsagte for 50 år siden.”
Det antages af nogle forskere, at hvis hvide dværge krystalliserede, ville energien, der blev afgivet ved processen, være for lille til, at astronomer kunne registrere. Men det er ikke tilfældet, og energien, der afgives under processen, er i den øverste ende af forudsigelser. I en anden pressemeddelelse siger Tremblay, at det sandsynligvis har at gøre med dværgenes sammensætning.
”Vi har ikke kun bevis på, at der frigøres varme efter størkning, men der er behov for betydeligt mere energiudslip for at forklare observationer. Vi tror, det skyldes, at ilt først krystalliseres og derefter synker ned til kernen, en proces, der ligner sedimentering på en flodbed på Jorden, ”siger han. "Dette vil skubbe kulstof opad, og at adskillelse frigiver gravitationsenergi."
Selvom det at vide, at disse stjerner bliver krystalkugler, er temmelig interessant, har det praktiske konsekvenser for astronomer. Fordi det var kendt, at hvide dværge afkøles med en jævn hastighed, bruges de ofte til datering af stjerneklynger. Men den hastighed, hvormed en hvid dværg krystalliserer, afhænger af dens masse, med større stjerner, der gennemgår krystallisationsprocessen efter en milliard år, mens mindre stjerner kunne tage milliarder af år længere på at begynde at krystallisere. Forskerne siger, at de er nødt til at skabe bedre modeller for, hvordan disse stjerne udkrystalliseres for at bruge dem til at bedre stjerneklynger.
Jorden har stadig noget tid at gå før Solen forvandler sig til en massiv astro-lysekrone. Det anslås, at det vil tage omkring 5 milliarder år, før det brænder gennem sit brændstof og bliver en hvid dværg, og det vil tage yderligere 5 milliarder år at køle af og krystallisere.
