发布单位： 台北市立天文科学教育馆
艺术家对白矮星结晶过程的想像图 。
新的研究表明 ，在未来的数十亿年 ，太阳死亡后将变成巨大的宇宙宝石 。
像银河系中绝大多数恒星一样 ，太阳最终会坍塌成一个白矮星 ，一个比地球密度大 20 万倍的奇异天体 。如果你能将这些物质运送到地球上 ，那么仅需一茶匙的白矮星物质就会和一头大象一样重 。
半个世纪以前 ，理论学家预言白矮星会随着时间渐渐凝固成结晶体 ，而新的研究发现事实的确如此 。
英国瓦立克大学 （University of Warwick） 的物理学家 Pier-Emmanuel Tremblay 在研究中指出： 所有的白矮星在演化过程中都会在某个时刻结晶 ，然而更大的白矮星更快经历这一过程 。“这意味着我们银河系中的几十亿个白矮星已经历了这个过程 ，并且本质上变成了太空中的水晶球 。太阳大约 100 亿年后将变成一个结晶体白矮星 。”Tremblay 补充说 。
Tremblay 和他的同事分析了由欧洲太空总署的盖亚探测器 （Gaia spacecraft） 收集的数据 ，该探测器于 2013 年 12 月发射 ，帮助天文学家建立银河系有史以来最好的 3D 图像 。盖亚精确定位大量恒星的位置来完成这项任务 ，任务小组的目标是在探测器运行寿命结束前 ，研究 10 亿颗的恒星 。
在这项新的研究中 ，研究人员观察了盖亚对大约 15000 个白矮星的量测 ，所有白矮星都位于距离太阳 330 光年内 。这些资料揭示了一个奇怪的“堆积物” （odd “pileup”） ，亦即具有某些颜色和亮度的大量白矮星 ，都不能用天体的年龄或质量来解释这个现象 。
研究表明 ，堆积物是由白矮星内部的结晶引起的 。原因是这些星体内部会释放出足够的热量来使白矮星的冷却速率变慢 。
白矮星结晶类似水从液体冻结到冰的过程 。就白矮星而言 ， 材料是氧气和碳 ， 它是在不完全寒冷的温度下结晶 。研究人员称 ，当一个白矮星内部温度降至摄氏 1000 万度时 ，结晶现象便会发生 。
结果很可能形成以结晶氧为核心 ，以碳为主的地函的天体内部结构 。
“我们虽然有凝固时释放热量的证据 ，但还需要更多的能量释放来解释观察结果 。”Tremblay 说 。“我们相信这是因为氧先结晶然后下沉到核心 ，这一过程类似于地球河床上的沉积 。这将推动碳向上移动 ，分离过程中将释放重力位能 。”
研究小组表示 ，新的结果表明 ，许多白矮星的年龄比科学家们估计的要老得多 ，至少要提高 15% 。天文学家通常借由温度来量测这些恒星的年龄 ，但结晶作用会减缓冷却速率 ，如此会造成年龄估计的偏差 。
这项研究于 2019 年 1 月 9 日发表在 Nature 线上期刊上 。
资料来源： Space.com