I en process som inte är till skillnad från människors åldrande tenderar de flesta stjärnor som kommer in i det sista kapitlet i sina liv att krympa, krympa och långsamt bli vita. Astronomer kallar dessa kalla, täta skal från en gång-mäktiga stjärnor för vita dvärgar och, till skillnad från människor, kan deras dosering pågå i miljarder år.
Under den tiden bränner stjärnor med massor mellan ungefär en tiondel och åtta gånger massan av vår sol upp den sista av deras kärnenergi, tappar sina brännande yttre lager och sänker sig ner i ultrakompaktiska kärnor som packar om en solvärdesmassa till en planet -storlekspaket. Även om detta kan låta som ett otydligt slut för en stjärna, visar en ny studie publicerad idag (9 januari) i tidskriften Nature att vitt dvärgskap kan vara början på en vacker ny metamorfos.
I en studie av mer än 15 000 kända vita dvärgar runt Vintergatan, drog ett team av astronomer från University of Warwick i Storbritannien slutsatsen att döende stjärnor inte bara fizzla från existensen - de förvandlas först till lysande kristallkulor.
"Alla vita dvärgar kommer att kristallisera vid någon tidpunkt i sin utveckling", säger författaren Pier-Emmanuel Tremblay, en astrofysiker vid University of Warwick, i ett uttalande. "Detta innebär att miljarder vita dvärgar i vår galax redan har slutfört processen och är i huvudsak kristalsfärer på himlen."
Om det är korrekt är Jordens sol själv - liksom uppskattningsvis 97 procent av stjärnorna i Vintergatan - också avsett att avsluta sina dagar som kristallkulor som skimrar genom kosmos.
Gaia på himlen med kristaller
För sin nya studie använde Tremblay och hans kollegor observationer från Europeiska rymdorganisationens Gaia-satellit för att analysera ljusstyrkan och färgerna på cirka 15 000 kända vita dvärgar som ligger inom 300 ljusår från jorden. De såg att ett överskott av stjärnor tycktes dela samma ljusstyrka och färger, oavsett stjärnornas storlekar och åldrar.
Det enhetliga utseendet på dessa stjärnor antydde att dvärgarna hade nått någon form av fast fas i sin utveckling, och en som kunde sträcka sig över miljarder år. Med hjälp av modeller för stjärnutveckling bestämde forskarna att dessa dvärgar alla hade nått en fas där latent värme släpptes från sina kärnor i stora mängder, vilket avsevärt bromsade kylningen. Och när en vit dvärg svalnar nog, skrev författarna, börjar den smälta vätskan i dess kärna stelna - med andra ord, stjärnan börjar vända sig till kristall.
Enligt Tremblay ger denna studie "det första direkta beviset på att vita dvärgar kristalliseras", och slutligen stöder en hypotes som forskarna först tog upp för 50 år sedan. Om dessa fynd verkligen är korrekta, kan de ge forskare anledning att tänka om hur de har varit med på himmelobjekt. Eftersom det kan ta en stjärna många miljarder år för att uppnå vit dvärgstatus, använder astronomer ofta dessa stjärna äldre statsmän för att komma med datumintervall för galaxer och andra himmelkroppar i en viss dvärgs grannskap.
Enligt den nya studien kan värmen som frigörs under en vit dvärgs kristalliseringsfas dock bromsa stjärnans kylning med så många som 2 miljarder år. Om så är fallet kan kända vita dvärgar vara miljarder år äldre än trott. Detta komplicerar en redan mystisk kronologi; forskare är inte säker på exakt hur länge en döende stjärna kan förbli en vit dvärg innan den upphör att släppa ut ljus och värme helt och blir därmed vad vissa forskare kallar en "svart dvärg." Denna teoretiska slutpunkt för stjärnutvecklingen har aldrig observerats, eftersom forskare tror att det kan ta en stjärkvadriljon av år att nå detta tillstånd. Vid en nubil som är 13,8 miljarder år gammal är vårt universum alldeles för ungt för att vara värd för sådana äldre solar.
Ytterligare forskning krävs för att forskare ska bättre förstå livet och döden för stjärnorna och för att finslipa deras kosmiska dateringsmetoder. Lyckligtvis, tack vare Gaia-satellitens omfattande observationer, finns det ett enastående antal kända vita dvärgar som bara kliar för att dela berättelserna om deras långa, långa liv.
"Innan Gaia hade vi 100 till 200 vita dvärgar med exakta avstånd och ljusstyrka," sade Tremblay. "Nu har vi 200 000."
