Gecikmiş Beyaz Cücelerin Gizemini Çözmek

Araştırmacılar, bazı beyaz cücelerin neden milyarlarca yıl boyunca parlak kaldığını keşfetti: Daha hafif kristallerin yükseldiği ve daha yoğun sıvıların battığı, enerjiyi dengeleyen ve yüzey parlaklığını koruyan bir çekirdek süreç.

Astronomi ders kitabınız beyaz cüceleri ölü yıldızların soğuk ve nispeten ilgi çekici olmayan kalıntıları olarak tanımlayabilir. Milyarlarca yıl boyunca tanıdık ana dizi yıldızları kadar parlak parlayarak beklentilere meydan okuyan, gecikmiş beyaz cücelerin daha önce açıklanamayan varlığı, bu bakış açısına meydan okuyor.

Simon Blouin’in ortak yazarlarla birlikte yaptığı yeni araştırma Warwick Üniversitesi ve Princeton, NJ’deki İleri Araştırma Enstitüsü, bu garip davranan yıldızların çekirdeklerinde, düşük yoğunluklu kristallerin oluştuğunu ve yukarı doğru yüzdüğünü, ağır safsızlıklara sahip daha yoğun sıvıların ise battığını ortaya koyuyor. Bu katı-sıvı damıtma işlemi, soğumayı milyarlarca yıl boyunca kesintiye uğratır ve alışılmadık gecikmiş beyaz cüce popülasyonunun gözlemlenen tüm özelliklerini açıklar.

Yıldız Yaşam Döngüsü ve Beyaz Cüce Soğutma

Bir yıldızın yaşam döngüsü, yerçekiminin maddeyi bir araya toplamaya başladığı ve yeni güneşin çekirdeğinin hidrojen çekirdeklerini bir araya getirip evrene ışık saçmasını sağlayacak miktarlarda bir araya gelene kadar bir gaz bulutsusu içinde başlar. Sonunda yıldızların çoğu nükleer yakıtlarını tüketir, dış katmanlarını gezegenimsi bir bulutsuya bırakır ve sonunda içinde füzyonun artık gerçekleşmediği Dünya boyutunda beyaz cüceler haline gelir.

Füzyon için yakıt kaynağı bulunmadığından, bu yıldızların geri kalan süre boyunca soğuması bekleniyordu. Soğutmayla ilgili bu varsayımlar, Beyaz cüceyaşı, sırayla bizim oluşumumuz hakkındaki anlayışımızı etkiliyor Samanyolu.

Avrupa Uzay Ajansı (ESA) tarafından işletilen Gaia, Galaksimizin en büyük, en hassas, üç boyutlu haritasını oluşturmak için Dünya yörüngesinden gökyüzünü araştırıyor. Bu görüntü, neredeyse 1,7 milyar yıldızın ölçümlerine dayanarak Gaia’nın Samanyolu’nun tüm gökyüzü görünümünü göstermektedir. Kredi: ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO

Gaia Uydu Gözlemleri ve Araştırma Bulguları

Beyaz cücelerin soğuyacağı beklentisi, Avrupa Uzay Ajansı’nın Gaia uydusundan elde edilen ve 2019’da beyaz cüce popülasyonunun, Dünya’nın yaşının neredeyse iki katı olan sekiz milyar yıldan fazla bir süre boyunca soğumayı durdurabildiğini gösteren gözlemsel verilerle çatışıyor. beri evrenin yaşının yarısından fazlası Büyük patlama.

Blouin ve işbirlikçilerinin bulguları, beyaz cücelerin uzun süreli parıltısını, yerçekimi enerjisinin salınmasına neden olan “damıtma süreci” (daha yoğun sıvılar aşağıya doğru çökerken hafif kristallerin oluşması ve yukarı doğru yüzmesi) ile açıklıyor. Bu süreçten elde edilen enerji, beyaz cücenin uzaya yaydığı enerjiyi neredeyse tam olarak dengeleyerek yüzey parlaklığını ve sıcaklığını esasen sabit hale getirir.

Blouin şöyle açıklıyor: “İleriye dönük olarak, yıldızların yaşını ölçmek için beyaz cüceleri kozmik saatler olarak kullanırken bu mekanizmayı hesaba katmak önemli olacaktır.”

Simon Blouin’in Katkıları

Simon Blouin, Victoria Üniversitesi’nde Profesör Falk Herwig ile birlikte çalışan Kanada Teorik Astrofizik Enstitüsü (CITA) Ulusal Üyesidir. Blouin, ABD Los Alamos Ulusal Laboratuvarı ve UVic’te doktora sonrası burslarını tamamlamadan önce 2019 yılında l’Université de Montréal’de fizik alanında doktorasını aldı. Çalışmalarında beyaz cüce modellerini geliştirmek için çok çeşitli simülasyon teknikleri kullanılıyor. Bu, fizikçilerin ve gökbilimcilerin bu yıldızları, Samanyolu galaksimizde oluşan yıldızların geçmişini çıkarmaya yardımcı olan doğru kozmik saatler olarak kullanma becerilerini geliştiriyor.

Yeni yayınlanan son araştırmasıyla DoğaBlouin ve çalışma arkadaşları, gecikmiş beyaz cüceleri milyarlarca yıl boyunca sıcak tutan mekanizmayı tespit ederek beyaz cücelerin ikinci yıldız yaşamını açıklıyor.

Referans: Antoine Bédard, Simon Blouin ve Sihao Cheng tarafından yazılan “Yüzen kristaller beyaz cüce yıldızların soğumasını durdurur”, 6 Mart 2024, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-024-07102-y

Makalenin ortak baş yazarı Antoine Bédard, Birleşik Krallık’taki Warwick Üniversitesi’nde NSERC Doktora Sonrası Araştırmacısıdır. Doktora derecesini 2022 yılında Université de Montréal’den fizik alanında aldı.

Simon Blouin, Victoria Üniversitesi’nde Profesör Falk Herwig ile birlikte çalışan Kanada Teorik Astrofizik Enstitüsü (CITA) Ulusal Üyesidir. Blouin, ABD Los Alamos Ulusal Laboratuvarı ve UVic’te doktora sonrası burslarını tamamlamadan önce 2019 yılında l’Université de Montréal’de fizik alanında doktorasını aldı.

Makalenin yazarı ve 2019 yılında soğuma anomalisini keşfeden Sihao Cheng, Princeton’daki İleri Araştırma Enstitüsü’nde doktora sonrası üyesidir. Doktora derecesini 2021 yılında Johns Hopkins Üniversitesi’nden aldı.