Плавучие кристаллы остановили замерзание белых карликов
Белые карлики оказались не такими уж «мертвыми», как принято считать. Ученые объяснили, почему некоторые из этих звезд перестают «затвердевать» и откуда в них берется энергия на то, чтобы продолжать ровно светить на протяжении миллиардов лет.
В 2019 году астрономы построили диаграмму Герцшпрунга — Рассела по данным обзора «Гайя». Эта диаграмма иллюстрирует соотношение светимости звезд с их спектральным классом и между другими величинами. Главное, что в ней хорошо видны ветви-классы звезд. И вот в линии белых карликов ученые заметили необычное «скопление», которое они назвали Q-ветвью. Она располагалась там, где должны быть массивные белые карлики, находящиеся в процессе охлаждения. Но анализ показал, что от пяти до девяти процентов из этого «скопления» на самом деле очень старые; просто они не остывают уже на протяжении как минимум восьми миллиардов лет. Наконец ученые объяснили, как этим звездам удалось остановить свою «смерть».
В стандартной модели охлаждения белого карлика его кристаллизация идет изнутри наружу. «Мертвая» звезда, истратившая свой термоядерный ресурс, начинает охлаждаться, плазма в ее недрах кристаллизуется. При этом выделяется заметное количество тепла и энергии. Они, конечно, замедляют процесс охлаждения, но не способны остановить его на миллиарды лет.
По расчетам астрофизиков, у большинства массивных белых карликов ядро должно состоять из кислорода и неона. Их охлаждение протекает по стандартному сценарию. И все же в некоторых слияниях двойных звезд должны формироваться массивные белые карлики с углерод-кислородным ядром и большим количеством примесей, богатых нейтронами. Например, неоном-22.
Как выяснили авторы нового исследования, опубликованного в Nature, при таком составе процесс затвердевания превращается в дистилляцию.
В массивных белых карликах с «примесями» формируются плавучие кристаллы. Они двигаются «вверх», в то время как более тяжелая, насыщенная неоном-22 жидкость смещается вниз. По оценке авторов, насыщенность неоном-22 вырастает с трех процентов до примерно 30 процентов массы. Авторы использовали неон-22 в качестве «представителя» всех насыщенных нейтронами молекул.
Как результат увеличивается масса ядра (плотность вырастает примерно на восемь процентов), белый карлик слегка сжимается (радиус уменьшается на один процент), за счет чего выделяется дополнительная энергия. Именно она тормозит охлаждение. По расчетам, в зависимости от массы белого карлика оно останавливается на 7-13 миллиардов лет. Чем больше масса, тем короче «остановка», потому что процесс протекает быстрее, и энергия выделяется быстрее.
Авторы работы смоделировали эволюцию массивных белых карликов, среди которых большинство были «обычными», а от пяти до девяти процентов — с составом, подходящим для формирования плавучих кристаллов. Результаты впервые точно совпали по положению и ширине с Q-ветвью в данных «Гайя».
«Это открытие потребует пересмотра не только учебников по астрономии, но и методов оценки возраста звездных популяций», — отметил Саймон Блуин (Simon Blouin), соавтор новой работы из Университета Виктории (Канада).
Получается, что на протяжении миллиардов лет такие белые карлики светятся так же, как и «нормальные». Значит, они могут быть значительно старше, чем выглядят. А ведь именно по возрасту звезд ученые определяют возраст скоплений и восстанавливают истории их формирования. В их числе и наша галактика Млечный Путь.
Популяция таких белых карликов все же не настолько большая. Поэтому не стоит ждать существенных переоценок. Конечно, астрономы теперь будут учитывать их существование.
Telegram 
Дзен 
VK Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии