Наше солнце - вечный шар горящего газа?
Нет.
Однажды оно умрет.
Это звучит не особо приятно, особенно для всего, что будет жить на Земле через несколько миллиардов лет, но есть солнечная сторона гибели Солнца.
Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature в январе 2019 года, наша мертвая звезда оставит после себя мерцающее наследие и превратится в массивный кристалл.
Однако это не тот тип кристаллов, который вы могли бы найти в обычной люстре.
Прежде чем мы начнем говорить о сверхразмерных звездных кристаллах, мы должны сначала понять, как живут и умирают звезды, подобные нашему солнцу.
От Гиганта до Гнома
Солнце питается ядерным синтезом.
Его массивная гравитация раздавливает атомы водорода в его ядре, чтобы создать гелий, и огромные количества энергии, выделяемой этими процессами синтеза, выталкивают наружу, поддерживая счастливое равновесие.
До тех пор, пока в этом процессе есть достаточное количество водородного топлива, ядро остается примерно одинакового размера и температуры (около 15 миллионов градусов по Цельсию), производя энергию, которая излучается по всей солнечной системе.
В конечном итоге, способствуя эволюции жизни на определенной обитаемой планете под названием Земля.
Фаза сжигания водорода длится 90 процентов времени жизни нашего Солнца, период звездной жизни, известный как "главная последовательность".
В настоящее время мы находимся примерно на 4,5 миллиарда лет в главной последовательности дней нашего Солнца — или примерно на полпути его жизни.
Что происходит, когда весь этот водород израсходован?
Все становится немного сумасшедшим, мягко говоря.
Без внешнего давления энергии, создаваемой слиянием водорода, гравитация Солнца сокрушает ядро, уменьшая и повышая его температуру в десять раз.
Более тяжелые ядра гелия начнут сливаться вместе, создавая внешнее давление еще раз, чтобы поддерживать равновесие.
Предсказано, что это начнется примерно через 5 миллиардов лет, отмеченных внезапным выбросом энергии, известным как "гелиевая вспышка".
Когда гелий плавится, образуются углерод и кислород, и температура ядра снова повышается.
Вскоре даже более тяжелые элементы также начинают перегорать.
Оно начнет набухать, взрывая межпланетное пространство дикими солнечными ветрами, которые будут сдирать с него верхние слои.
Хотя наше Солнце не массивное для того, чтобы взорваться, как сверхновая звезда, она будет превращаться в красного гиганта, расширяясь за пределы орбиты Земли.
И это не хорошо. Наша планета будет тостом.
После смерти нашей звезды она оставит после себя тонкие остатки солнечной плазмы - создав красивую планетарную туманность, обогащенную недавно сформированными тяжелыми элементами, которые будут продолжать создавать звезды и планеты следующего поколения - и в ее ядре будет горячий звездный остаток, известный как белый карлик.
Белый карлик - крошечная, плотная звезда, ярко мерцающая, свидетельство солнца, которое раньше было на его месте.
Белые карлики могут выжить в течение миллиардов лет, прежде чем исчезнут и потускнеют навсегда, но это не конец истории.
Используя наблюдения европейской миссии Gaia, которая в настоящее время проводит точные измерения звезд по всей нашей галактике, исследователи из Уорикского университета в Великобритании наткнулись на секрет белого карлика, который оставался скрытым.
До нынешнего момента.
Хрустальный карлик
Вскоре после формирования белые карлики становятся очень горячими, излучая интенсивную энергию, которая когда-то удерживалась в ядре звезды.
В течение миллиардов лет после формирования белые карлики медленно остывают, и в определенный момент содержащиеся в них кислород и углерод будут проходить фазовый переход - подобный замерзанию жидкой воды и превращению её в твердый лед.
Только формирования огромного кристалла будет проходить при гораздо более экстремальных температурах и давления - затвердевание.
Все белые карлики кристаллизуются в какой-то момент своей эволюции, хотя более массивные белые карлики проходят через этот процесс раньше.
Это означает, что миллиарды белых карликов в нашей галактике уже завершили этот процесс и по сути являются кристаллическими сферами на небе.
Само солнце станет кристально белым карликом примерно через 10 миллиардов лет.
Команда ученых проанализировала наблюдения Gaia, чтобы измерить яркость и цвета 15 000 белых карликов в пределах 300 световых лет от Земли.
Они поняли, что эта группа звезд представляет аналогичную фазу в эволюции звезды, где условия являются правильными для того, чтобы этот фазовый переход произошел, вызывая задержку охлаждения, тем самым замедляя процесс старения.
Исследователи обнаружили, что некоторые из этих звезд продлили свою продолжительность жизни до 2 миллиардов лет.
Это первое прямое доказательство того, что белые карлики кристаллизуются или переходят из жидкого в твердое.
Кристаллизованные белые карлики - это не просто звездное любопытство.
Их квантовый состав отличается от всего, что мы можем воссоздать в лаборатории.
По мере того, как материал белой звезды кристаллизуется, его материал упорядочивается на квантовом уровне, ядра выравниваются как трехмерная решетка, создавая металлическое кислородное ядро и внешний слой, обогащенный углеродом.
После того, как звезды, подобные нашему солнцу, умирают, их истории не заканчиваются.
Все белые карлики пройдут эту фазу кристаллизации, засоряя галактику массивными алмазоподобными звездными остатками.