ESA衛星が白色矮星に関連するまったく新しい天体物理現象を発見

この先駆的な発見は、欧州宇宙機関 (ESA) のガイア衛星 (天体物理学のための全地球測量干渉計) によって収集されたデータに基づいています。ガイア衛星は、星やその他の天体の位置、距離、動きの測定値を取得することを主な目的とする人工衛星です。天体 (天文測定)。

この衛星は 2013 年 12 月 19 日に宇宙に打ち上げられ、理論上、そのミッションは 5 年間しか続かないはずでしたが、その膨大な成果を考慮して、現時点では理論上 2025 年までミッションを数回延長することが決定されました。 。

ガイアが明らかにしたのは、白色矮星の集団における異常な行動でした。基本的に、これらの星では、冷却プロセスは 80 億年以上前に停止していました。

私たちは星とその進化についてよく話してきました。星の大きさに応じて、最終段階は異なります。恒星の質量が太陽質量の 8 倍を超える場合、破滅的で魅力的な超新星が発生してその存在を終えるか、崩壊して中性子星になるか、恒星ブラック ホールが発生する可能性があります。

逆に、星の質量が太陽質量の8倍未満の場合は、そのような壮観な現象を引き起こすことができず、白色矮星、つまり地球に似た小さな星となり、光度が低く、色が白色になる傾向があります。しかし、質量は太陽と同じか、それよりわずかに大きいということは、これらの星の密度が表面重力と同様に非常に高いことを意味します。

これらの星では、水素とヘリウムがなくなると、その後の熱核反応を引き起こすことができなくなるため、核融合プロセスも終了します。したがって、それらは重力崩壊に対抗できる自律的なエネルギー源を持たず、電子圧力が崩壊に対抗する唯一の力となります。

しかし、崩壊が続くにつれて、その中の星は徐々に冷えていき、燃え尽きてしまいます。冷却の過程で、星の内部の高密度プラズマが結晶化し、星が固まります。

しかし、ガイアは2019年に、一部の白色矮星が徐々に消滅するのではなく、一般に受け入れられている進化モデルの理論よりも長期間にわたって一定の明るさを維持していることを観察していました。

したがって、この現象についての新しい理論を提示する研究が最近Natureに発表されましたが、これは地球上でよく知られている行動に基づいています。

研究者らによると、実際、この結晶化プロセス中に、固相のより重い不純物の減少によって固液蒸留機構が引き起こされるという。

基本的に、星内に含まれるプラズマは、単一のブロックとして内部から外部に徐々に凝固するのではなく、液体に浸された高密度の固体結晶を形成し、その後表面に浮遊する傾向があります。

この挙動は、結晶が星の表面に向かって移動するにつれて、より重い液体が内部に向かって移動し、その結果、星の中心に向かって高密度物質の対流輸送が生じ、重力エネルギーが解放されて、数十億年にわたる星の冷却プロセスを中断することを意味します。何年も。

この研究によると、いくつかの星の異なる挙動は、それらの異なる化学組成によるものであるようです。重元素の含有量が変化すると、星の最終段階での挙動も変化します。

白色矮星は恒星集団の年齢の指標としてよく使用されるため、この研究は特に重要です。明らかに、後期冷却には、銀河形成の軌道を再構築するために現在使用されているモデルの改訂が必要です。

ニュース参照:

Bédard, A.、Blouin, S. & Cheng, S. 浮力のある結晶は白色矮星の冷却を止めます。ネイチャー627 、286–288 (2024)。 https://doi.org/10.1038/s41586-024-07102-y