Gaia dezvăluie modul în care stelele asemănătoare Soarelui se solidifică după moarte
Datele obținute de misiunea ESA de cartografiere a Galaxiei, Gaia, au dezvăluit pentru prima oară modul în care piticele albe, rămășițele unor stele asemănătoare Soarelui, se transformă în sfere solide pe măsură ce gazul fierbinte din interiorul lor se răcește.
Acest proces de solidificare, sau de cristalizare, a materiei din interiorul piticelor albe a fost intuit în urmă cu 50 de ani, dar, de abia odată cu venirea Gaia, astronomii au putut observa suficient de multe obiecte și cu o precizie suficient de mare pentru a identifica tiparul după care decurge acest proces.
„Datorită misiunii Gaia, avem acum informații despre distanța, strălucirea și culoarea a sute de mii de pitice albe dintr-un eșantion considerabil al discului exterior al Căii Lactee, cu o gamă variantă de mase inițiale și de vârste”, a spus Pier-Emmanuel Tremblay, de la Universitatea Warwick din Marea Britanie, autorul principal al lucrării care descrie rezultatele publicate în revista Nature.
Piticele albe sunt rămășițele unor stele de dimensiuni medii, similare Soarelui. Odată ce fuziunea nucleară încetează, aceste stele elimină straturile exterioare, lăsând în urmă un miez fierbinte care începe să se răcească.
Rămășițele de o densitate foarte mare emit încă radiații termice pe măsură ce se răcesc, fiind astfel vizibile pentru astronomi ca niște obiecte slab strălucitoare. Se estimează că până la 97% din stelele din Calea Lactee se vor transforma în cele din urmă în pitice albe, în timp ce stelele cu mase mai mari vor deveni stele neutronice sau găuri negre.
Răcirea piticelor albe durează miliarde de ani. Atunci când ating o anumită temperatură, materia fierbinte din interiorul lor începe să se cristalizeze, devenind solidă. Procesul este similar celui care duce la transformarea apei în gheață pe Pământ, la temperatura de zero grade Celsius, diferența fiind că temperatura la care are loc solidificarea piticelor albe este extrem de mare, de circa 10 milioane de grade Celsius.
În studiu de față, astronomii au analizat peste 15.000 de obiecte stelare compacte observate de Gaia, aflate la o distanță de 300 de ani lumină de Pământ, și au putut identifica piticele albe în curs de cristalizare ca un grup distinct.
Căldura emisă pe durata procesului de cristalizare, ce se întinde pe durata a câteva miliarde de ani, încetinește evoluția piticelor albe: procesul de diminuare a străluciriistelelor moarte se oprește, astfel încât stelele par să fie mai tinere cu câteva miliarde de ani decât sunt în realitate. Acest lucru are un impact asupra înțelegerii grupurilor de stele din care fac parte astfel de pitice albe.
„Piticele albe sunt folosite în mod tradițional pentru a data vârsta populațiilor stelare precum roiurile de stele, discul exterior sau haloul Căii Lactee”, explică Pier-Emmanuel.
Ca urmare a rezultatelor obținute „va trebui să dezvoltăm modele de cristalizare mai bune, astfel încât să obținem estimări mai precise ale vârstei acestor sisteme”.
Nu toate piticele albe trec prin procesul de cristalizare la fel. Stelele cu mase mai mari se răcesc mai rapid și ating temperaturile la care începe cristalizarea în aproximativ un miliard de ani. Piticele albe cu mase mai mici, mai apropiate de vârsta la care ne așteptăm să moară Soarele, se răcesc mai încet, având nevoie de până la șase miliarde ani pentru a deveni sfere solide.
Soarele mai are aproximativ cinci miliarde de ani înainte de a deveni o pitică albă, iar astronomii estimează că vor mai trece alte cinci miliarde de ani până când Soarele se va răci și va deveni o sferă cristalizată.
În România, Institutul Astronomic al Academiei Române (IAAR) este implicat în patru grupuri de lucru ale activității CU9 (coordination unit 9) privind accesul la catalogul GAIA, în rețeaua globală GAIA-FUN-SSO de urmărire a obiectelor din Sistemul Solar descoperite de misiunea Gaia și în grupul de lucru Gaia Science Alert.