新發現的“青春之泉”現象可能幫助恒星將死亡推遲數十億年 _恒星

白矮星內部的兩個替代模型并排放置。（左）標準白矮星的普通結晶。（右）以蒸餾為主的冷卻較慢的奇特白矮星。（圖片來源：Robert Lea/Bédard等人）
據美國太空網（Robert Lea）：白矮星是當像太陽這樣的恒星“死亡”時留下的恒星，隨著恒星余燼的冷卻而在太空中悶燒。
最近的觀測表明，這些恒星尸體中的一些實際上可能比之前預期的冷卻時間更長。這意味著白矮星在“死亡”后可能有一種產生能量的方式，這與它們是惰性死星的經典圖像背道而馳。因此，一些白矮星的年齡實際上可能比目前估計的要大數十億年。
通過分析2019年蓋亞太空任務的數據，科學家們發現了一批白矮星，它們似乎已經停止冷卻數十億年了。現在，由華威大學的Antoine Bédard和維多利亞大學的Simon Blouin領導的一個研究小組認為，他們知道這一令人困惑的發現背后的機制。
星光燦爛的青春之泉
當質量與太陽差不多的恒星耗盡其核心核聚變所需的燃料時，白矮星就誕生了。這種供應是由宇宙中最輕的元素組成的：氫。恒星核心聚變的結束，也就是氫轉化為氦的過程，也切斷了向外推動的能量，并保護恒星在數十億年的時間里不因自身引力而坍塌。
恒星的外層仍在發生核聚變，被重力擠壓，外層被撕裂。在恒星生命的紅巨星階段，這些層“膨脹”到恒星原始半徑的幾十倍，甚至數百倍。最終，這些周圍的層散開，留下冷卻、耗盡的恒星核心，形成白矮星。
對于太陽來說，這種轉變將在大約50億年后開始；我們恒星的紅巨星相將看到它膨脹到火星的半徑。在此期間，太陽最終將吞噬包括地球在內的內行星。銀河系中97%的恒星將經歷同樣的基本過程成為白矮星。

蓋亞太空望遠鏡在2019年發現了一批不老的白矮星。（圖片來源：ESA）
科學家們此前曾認為，核燃料耗盡的白矮星代表了較小恒星幾乎惰性的最后階段。有理論認為，在它們的心臟內，曾經被炙烤和湍流的恒星物質的等離子體由于不再產生熱量而凍結成固體。這將導致白矮星在數十億年的時間里由內而外固化。
貝達德及其同事認為，對于一些白矮星來說，內部致密的等離子體不會從內到外凍結。可以說，他們發現了一個潛藏在這些恒星外殼下的青春之泉。
在這些抗衰老的白矮星中，隨著死恒星的冷卻，固體晶體產生了——這些晶體可以漂浮在密度更大的液體上。
研究小組表示，當這種固體物質向上漂浮時，它會置換向下移動的液體物質。較重的物質向這些白矮星的心臟輸送會釋放出引力能。這種能量可以轉化為熱量，從而使冷卻過程停止數十億年。
貝達爾德在一份聲明中說：“這一解釋與不尋常的白矮星種群的所有觀測特性相匹配。” 。“這是第一次在任何類型的恒星中觀察到這種傳輸機制，這令人興奮：我們并不是每天都發現一種全新的天體物理現象！”
白矮星停止冷卻過程的發現提出的一個大問題是，是什么使它們與“更致命”的白矮星本身不同。這些白矮星的冷卻程度正如預期的那樣。
Blouin解釋道：“這種差異很可能是由于恒星的成分造成的。” 。“一些白矮星是由兩顆不同的恒星合并而成的。當這些恒星碰撞形成白矮星時，它會改變恒星的成分，從而形成漂浮的晶體。”
目前，當科學家們觀察白矮星時，他們認為越冷的白矮星越古老。然而，這些奇特的白矮星所經歷的冷卻延遲可能意味著它們的溫度使它們看起來比實際年輕得多。
因此，這些抗衰老白矮星的發現以及它們作為“青春之泉”的機制，實際上可能會重新定義天文學家對恒星的普遍約會方式。
貝達爾德說：“我們發現的傳輸機制意味著，數十億年來，一些白矮星一直像‘正常’恒星一樣明亮。” 。“這使年齡測定和我們利用白矮星重建星系形成的過程變得復雜。”
該團隊的研究于3月6日發表在《自然》雜志上。