מאתגר את הקוסמוס: כוכבי גמד לבנים מתריסים נגד תיאוריות ישנות

ממצאים אחרונים מראים כמה ננס לבן כוכבים עוצרים את התקררותם עקב שחרור אנרגיית כבידה, מה שהופך את האמונה שכוכבים אלה פשוט מקררים שרידים ומציעים שינויים אסטרונומיים וחינוכיים משמעותיים.

פתחו כל ספר לימוד באסטרונומיה לחלק על כוכבי ננס לבנים וסביר להניח שתלמדו שהם "כוכבים מתים" שמתקררים ללא הרף לאורך זמן. מחקר חדש שפורסם ב טֶבַע מאתגר את התיאוריה הזו, כאשר אוניברסיטת ויקטוריה (UVic) ושותפיה משתמשים בנתונים מה- סוכנות החלל האירופיתשל גאיה לוויין לחשוף מדוע אוכלוסיית כוכבי ננס לבנים הפסיקה להתקרר במשך יותר משמונה מיליארד שנים.

"גילינו שהתמונה הקלאסית של כל הננסים הלבנים שהם כוכבים מתים אינה שלמה", אומר סיימון בלווין, חוקר ראשי שותף ועמית לאומי של המכון הקנדי לאסטרופיזיקה תיאורטית ב-UVic. "כדי שהגמדים הלבנים האלה יפסיקו להתקרר, חייבת להיות להם דרך כלשהי לייצר אנרגיה נוספת. לא היינו בטוחים איך זה קורה, אבל עכשיו יש לנו הסבר לתופעה”.

הבנת הגיל והיבטים אחרים של כוכבי ננס לבנים עוזרת למדענים לשחזר את היווצרותם של שביל החלב גָלַקסִיָה. משתמש ב-2019 גאיה נתונים, בלואין שיתף פעולה עם אנטואן בדר מה- אוניברסיטת וורוויק וחוקר המכון למחקר מתקדם סיהאו צ'נג לגלות את התגלית.

גילוי אנרגיה חדשה בגמדים לבנים

למעלה מ-97 אחוז מהכוכבים בשביל החלב יהפכו בסופו של דבר לגמדים לבנים. מדענים ראו זה מכבר שהכוכבים הללו נמצאים בסוף חייהם. לאחר שהתרוקנו מקור האנרגיה הגרעיני שלהם, הם מפסיקים לייצר חום ומתקררים עד הצפוף פְּלַסמָה בפנים שלהם קופא למצב מוצק, והכוכב מתמצק מבפנים החוצה. תהליך הקירור הזה יכול לקחת מיליארדי שנים.

על פי המאמר החדש, אצל חלק מהגמדים הלבנים, הפלזמה הצפופה בפנים אינה קופאת רק מבפנים החוצה. במקום זאת, הגבישים המוצקים שנוצרים בהקפאה הם פחות צפופים מהנוזל, ולכן רוצים לצוף. כשהגבישים צפים כלפי מעלה, הם מחליפים את הנוזל הכבד יותר כלפי מטה. הובלת חומר כבד יותר לכיוון מרכז הכוכב משחררת אנרגיית כבידה, ואנרגיה זו מספיקה כדי לקטוע את תהליך ההתקררות של הכוכב למשך מיליארדי שנים.

"זו הפעם הראשונה שמנגנון התחבורה הזה נצפה בכל סוג של כוכב, וזה מרגש, מכיוון שלא בכל יום אנו חושפים תופעה אסטרופיזית חדשה לגמרי", אומר בדארד, עמית מחקר באוניברסיטת וורוויק.

מדוע זה קורה בכוכבים מסוימים ולא באחרים אינה ברורה, אבל בלווין חושב שזה כנראה בגלל הרכב הכוכב.

"כמה כוכבי ננס לבנים נוצרים על ידי מיזוג של שני כוכבים שונים. כאשר הכוכבים הללו מתנגשים ויוצרים את הננס הלבן, זה משנה את הרכב הכוכב באופן שיכול לאפשר היווצרות של גבישים צפים", אומר בלואין.

השלכות המחקר

ננסים לבנים משמשים באופן שגרתי כמחווני גיל: ככל שהגמד הלבן קריר יותר, מניחים שהוא מבוגר יותר. עם זאת, בשל העיכוב הנוסף בקירור שנמצא בחלק מהגמדים הלבנים, כוכבים מסוימים בטמפרטורה מסוימת עשויים להיות מבוגרים במיליארדי שנים ממה שחשבו בעבר.

"תגלית חדשה זו לא רק תדרוש עדכון של ספרי הלימוד באסטרונומיה, אלא גם תדרוש מאסטרונומים לחזור על התהליך שבו הם משתמשים כדי לקבוע את גילן של אוכלוסיות כוכבים", מוסיף בלווין.

המחקר נתמך על ידי המועצה הלאומית למחקר למדעים והנדסה של קנדה (NSERC), תוכנית מלגת הפוסט-דוקטורט באנטינג, מועצת המחקר האירופית והמכון הקנדי לאסטרופיזיקה תיאורטית (CITA).