Probleme în astronomie. Cercetătorii nu pot explica ce forțe fac ca stelele să fie fierbinți chiar și după moartea lor

Astronomii speculează faptul că aceste stele par a avea o sursă suplimentară de căldură.

Când stelele precum Soarele ajung la sfârșitul vieții, lasă în urma lor o stea pitică albă. Acesta este nucleul stelei, gol, care nu mai este capabil de fuziune nucleară. Strălucește, dar numai cu căldură reziduală, răcindu-se încet de-a lungul a miliarde de ani până când este complet răcit și întunecat.

• Cercetătorii spun că au găsit noi dovezi pentru o planetă ascunsă în Sistemul Solar
• Cum au trecut razele cosmice prin atmosfera Pământului acum 41.000 de ani?

Dar nu toate stelele pitice albe se răcesc în același mod. Anul trecut, astronomii au descoperit că un anumit tip de stele pitice albe masive se răcesc mai încet decât altele, de parcă ar avea o sursă suplimentară de căldură. Dar a afla care ar putea fi acea sursă de căldură se dovedește dificil, notează Science Alert.

O evoluție neașteptată

Majoritatea stelelor din galaxia Căii Lactee, cele care au sub opt mase solare, sunt destinate să devină stele pitice albe .Stelele care au astfel de mase, care au rămas fără hidrogen și heliu pentru a fuziona, au o presiune insuficientă pentru a aprinde carbonul rămas. Ei își scoate materialul exterior, iar miezul se contractă într-o sferă de dimensiunea Pământului.

Această sferă de dimensiunea Pământului, formată în principal din carbon și oxigen, este incredibil de densă, cea mai masivă ajungând până la aproximativ 1,4 ori masa Soarelui. Doar un fenomen numit presiune de degenerare electronică,  generată de incapacitatea electronilor cu același spin de a ocupa aceeași stare, împiedică prăbușirea completă a nucleului.

Deoarece sunt atât de dense, cu o suprafață atât de mică, aceste stele au nevoie de foarte mult timp pentru a pierde căldură. Odată ce miezul unei pitici albe a încetat să se contracteze, acesta poate depăși temperaturi de aproximativ 100.000 Kelvin, aproximativ 100.000 de grade Celsius.

Astronomii cred că nu a trecut suficient timp de la începutul Universului pentru ca o pitică albă să se fi răcit complet. Dar așa-numitele stele pitice albe cu ramură Q, care constituie aproximativ 6% din piticele albe masive, se răcesc chiar mai lent decât atât. Conform unei lucrări din 2019 condusă de astronomul Sihao Cheng de la Universitatea Johns Hopkins, această mică clasă de stele demonstrează o întârziere de răcire de aproximativ 8 miliarde de ani, comparativ cu alte pitice albe.

O subclasă de stele neobișnuită

Cheng și echipa sa au sugerat că un izotop de neon, neon-22, care se găsește în unele stele pitice albe în cantități mici, ar putea fi responsabil pentru încălzirea suplimentară. La stelele pitice albe cu miez de carbon-oxigen, scufundarea 22Ne în centru ar putea oferi o sursă suplimentară de căldură.

Acum, o echipă de astronomi condusă de Matt Caplan de la Universitatea de Stat din Illinois a testat această ipoteză cu simulări de dinamică moleculară și diagrame de fază. Conform analizelor lor, acest lucru nu este posibil.

Deși rata de sedimentare de la monocristale este probabil prea lentă pentru a produce încălzirea observată, gruparea 22Ne ar putea accelera procesul. Luând chiar și acest lucru în calcul, echipa a ajuns la concluzia că ipoteza inițială este puțin probabil. În cadrul simulărilor, au descoperit că microcristalele de 22Ne într-un lichid de carbon și oxigen la raporturile găsite la piticii albi sunt întotdeauna instabile.

Există doar două opțiuni, fie amestecul este atât de fierbinte încât cristalul se topește și neonul se dizolvă în lichid, sau întregul amestec se îngheață. Nu există un punct de echilibru. Chiar și atunci când amestecul este sub punctul de topire al neonului, dar peste punctul de topire al carbonului și oxigenului, neonul se dizolvă.

„Pe scurt”, au scris cercetătorii în lucrarea lor, „constatăm că nu există condiții în care un cluster îmbogățit cu 22Ne este stabil într-o pitică albă de carbon-oxigen și, prin urmare, difuziunea îmbunătățită a 22Ne nu poate explica ramura Q”.

Noul studiu a fost publicat în The Astrophysical Journal.

Citește și:

Căutarea vieţii extraterestre ar trebui să aibă loc în jurul stelelor pitice albe

NASA: Jumătate dintre stelele asemănătoare Soarelui din Calea Lactee sunt înconjurate de lumi locuibile

Neonul, ”otrava” din inima stelelor care le poate face să explodeze

O stea pitică albă ”ultramasivă” ar fi putut apărea prin ciocnirea a două stele mai mici