חוקרים גילו מדוע כמה כוכבי ננס לבנים מפסיקים להתקרר, מאתגרים את ההבנות הקודמות ומשפיעים על האופן שבו אסטרונומים קובעים את גיל הכוכבים. ממצא זה, הנובע מהתנהגותם של גבישים מוצקים בתוך הכוכבים, מעורר הערכה מחדש של הערכת גיל כוכבים ותיאוריות היווצרות גלקסיות. קרדיט: twoday.co.il.com
מחקר חדש מגלה זאת ננס לבן כוכבים מפסיקים להתקרר עקב גבישים צפים בפנים שלהם, ומציעים תובנות לגבי תהליכי הזדקנות כוכבים.
במאמר שפורסם ב-6 במרץ ב טֶבַע, חוקרים מהמכון ללימודים מתקדמים; אוניברסיטת ויקטוריה, קנדה; וה אוניברסיטת וורוויקבריטניה, הציעו תיאוריה חדשה שמסבירה מדוע אוכלוסייה תמוהה של כוכבי ננס לבנים הפסיקה להתקרר במשך עשרה מיליארד שנים.
פתחו כל ספר לימוד באסטרונומיה לחלק על כוכבי ננס לבנים וסביר להניח שתלמדו שהם "כוכבים מתים" שמתקררים ללא הרף לאורך זמן. ההתקררות מתרחשת מכיוון שהגמדים הלבנים רוקנו את מקור החום הגרעיני שלהם. בתמונה הקלאסית, זה גורם לצפוף פְּלַסמָה בפנים של גמד לבן לקפוא, מה שמוביל את הכוכב להתמצק מבפנים החוצה.
חשיבה מחדש על פיזיקת כוכב הגמד הלבן
עם זאת, ניתוח נתונים מ- סוכנות החלל האירופיתשל גאיה לוויין, שפורסם בשנת 2019 על ידי Sihao Cheng, Martin A. והלן Chooljian, חברה בבית הספר למדעי הטבע של המכון, סתר את התמונה הסטנדרטית הזו. זה הראה שחלק מהגמדים הלבנים למעשה נשארים חמים במשך מיליארדי שנים רבים (חלק גדול מגיל היקום). הממצא הזה בילבל את התיאורטיקנים, אבל המאמר החדש של היום עשוי לספק הסבר משכנע.
"כדי שהגמדים הלבנים האלה יפסיקו להתקרר, הם חייבים איכשהו לייצר אנרגיה נוספת", אומר צ'נג, שגם תרם ל- טֶבַע עיתון. "למרות שבהתחלה לא היינו בטוחים מה התהליך הזה יכול להיות, יש לנו כעת הבנה ברורה יותר כיצד הוא מתרחש."
הבנה זו פותחה באמצעות שיתוף פעולה בין צ'נג, אנטואן בדארד מאוניברסיטת וורוויק וסיימון בלאון מאוניברסיטת ויקטוריה.
ייצוג של כוכב ננס לבן V391 Peg. קרדיט: כריס לורל, סלסטיה
הם מציעים שבחלק מהגמדים הלבנים, הפלזמה הצפופה בפנים לא פשוט קופאת מבפנים החוצה. במקום זאת, הגבישים המוצקים הנוצרים בהקפאה צפופים פחות מהנוזל, ולכן מתחילים לצוף לעבר פני השטח. כשהגבישים צפים כלפי מעלה, הם מחליפים את הנוזל הכבד יותר כלפי מטה. הובלת חומר צפוף יותר לכיוון מרכז הכוכב משחררת אנרגיית כבידה, ואנרגיה זו מספיקה כדי לקטוע את תהליך ההתקררות של הכוכב למשך מיליארדי שנים.
"היבט מרתק אחד של הגילוי הזה הוא שהפיסיקה המעורבת דומה למשהו שאנו רואים בחיי היומיום: הגבישים הקפואים בתוך כוכב הננס הלבן צפים במקום לשקוע. אולי נשווה את ההתנהגות שלהם לקוביות קרח צפות במים", אומר צ'נג.
לא ברור מדוע זה קורה אצל חלק מהגמדים הלבנים ולא באחרים, אבל המחברים חושבים שזה נובע כנראה מהרכב 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 הגילוי
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. הבנה טובה יותר של הגילאים והיבטים אחרים של כוכבי ננס לבנים תעזור למדענים לשחזר את היווצרות הגלקסיה שלנו.
"העבודה שלנו תחייב עדכונים בספרי הלימוד באסטרונומיה", מוסיף צ'נג. "אנו מקווים שזה גם יגרום לאסטרונומים להעריך מחדש את השיטות המשמשות לחישוב הגיל של אוכלוסיות כוכבים."
המחקר נתמך על ידי המועצה הלאומית למחקר למדעים והנדסה של קנדה (NSERC), תוכנית מלגת הפוסט-דוקטורט באנטינג, מועצת המחקר האירופית, המכון הקנדי לאסטרופיזיקה תיאורטית (CITA), והקרן למדעי הטבע של המכון ללימודים מתקדמים.
