Los rayos X salen del sol en esta imagen que muestra las observaciones de la matriz de telescopios espectroscópicos nucleares de la NASA, o NuSTAR, superpuesto en una imagen tomada por el Observatorio de Dinámica Solar de la NASA (SDO). Crédito:NASA
Nuestro sol y miles de millones de estrellas se dirigen hacia un extraño, destino frío.
Una nueva investigación sugiere que mucho después de nuestra turbulencia, la estrella que da vida hirviendo se queda sin combustible y poco a poco formará un resfriado, muerto, Esfera de cristal superdensa del tamaño de la Tierra que permanecerá como una lápida translúcida durante casi la eternidad.
"En decenas de miles de millones de años a partir de ahora, el universo estará compuesto en gran parte por densas esferas de cristal, "dijo Pier-Emmanuel Tremblay, astrofísico de la Universidad de Warwick en Coventry, Inglaterra, quien lideró el trabajo publicado esta semana en Naturaleza . "En el futuro, estos objetos serán completamente dominantes ".
Para llegar a esta conclusión, los investigadores utilizaron datos recopilados por el telescopio Gaia de la Agencia Espacial Europea para analizar el color y el brillo de 15, 000 estrellas enanas blancas a 300 años luz de la Tierra.
Las estrellas enanas blancas se encuentran entre los objetos más antiguos del universo, y representan una de las fases finales de la vida de estrellas como el sol.
En la actualidad, nuestro sol está aproximadamente a la mitad de la fase de secuencia principal, lo que significa que crea energía fusionando hidrógeno en helio en su núcleo.
En aproximadamente 5 mil millones a 6 mil millones de años se quedará sin hidrógeno. Entonces su núcleo se encogerá y el resto de la estrella se inflará en una fase de gigante roja relativamente breve que durará entre 500 millones y mil millones de años antes de contraerse una vez más.
Después de esta contracción, la estrella aún puede crear energía fusionando helio para crear carbono y oxígeno, Dijo Tremblay.
Sin embargo, esta forma de generación de energía se quema rápidamente y solo durará unos pocos miles de millones de años.
Cuando ese proceso llegue a su fin, el sol entrará en la etapa de enana blanca, que es esencialmente una estrella retirada compuesta principalmente de oxígeno y gas de carbono.
Las estrellas enanas blancas comienzan extremadamente calientes, pero ya no generan su propia energía. Y aunque inicialmente irradian suficiente calor como para que podamos verlos en nuestros telescopios, pierden lentamente su energía durante miles de millones de años.
"Es como sacar un carbón caliente del fuego y dejar que se enfríe en la noche, "dijo JJ Hermes, un astrónomo de la Universidad de Boston que trabajó en el estudio.
No es posible observar estructuras cristalinas en estrellas enanas blancas directamente, pero es posible ver evidencia del proceso de cristalización, dijeron los autores.
Si las estrellas no cristalizaran, se enfriarían a un ritmo constante, pasando de azul a naranja a rojo y perdiendo brillo a lo largo de una suave pendiente. Pero eso no es lo que muestran los datos de Gaia.
En lugar de, los autores encontraron un número excesivo de estrellas enanas blancas en una determinada región de color y brillo.
Este cacharro o el atasco de tráfico en los datos sugiere que aproximadamente en el mismo punto del proceso de enfriamiento, las estrellas simplemente dejan de enfriarse.
"Los vemos sentados allí durante cientos de millones e incluso miles de millones de años cuando deberían enfriarse en una escala de tiempo mucho más corta, "Dijo Hermes.
La única explicación para esto es que estas estrellas tienen una fuente de energía extra, dijo Tremblay.
Aunque la estrella ya no genera su propia energía nuclear, resulta que cuando la materia cristaliza de un líquido a un sólido, libera energía.
Puede ver esto cuando el agua pasa de un líquido a un sólido en el congelador, Hermes explicó. Si estuviera haciendo un seguimiento con un termómetro, encontraría que la temperatura del agua se estanca a cero grados Celsius por un tiempo, el tiempo exacto en que la H 2 Las moléculas de O se están reorganizando en la estructura cristalina del hielo.
Una vez que el arreglo de cristal esté en su lugar, el hielo continuará enfriándose a un ritmo más o menos constante hasta que alcance la misma temperatura que el ambiente en el congelador.
Lo mismo está sucediendo en los núcleos de estas estrellas enanas blancas, excepto durante un período de tiempo mucho más largo, dijeron los autores. A medida que cristalizan el oxígeno y el carbono de la estrella, liberan calor, provocando que la estrella detenga su enfriamiento durante aproximadamente 2 mil millones de años.
Muchos científicos pensaron que era probable que las estrellas enanas blancas formaran cristales a medida que se enfriaban. pero hubo desacuerdo sobre si la energía liberada del proceso sería detectable, Dijo Tremblay.
El nuevo hallazgo sugiere que no solo esa energía es detectable, pero está en el extremo superior de las estimaciones predichas por los teóricos, él dijo.
Pero así como el agua de su congelador continúa enfriándose después de liberar toda su energía latente, las enanas blancas eventualmente reanudan su enfriamiento también.
Y cuando el proceso se completa, se convierten en lo que se conoce como enanas negras:esferas de cristal frío que no son detectables con nuestros telescopios porque no emiten energía.
Un día en el futuro lejano Tremblay dijo:El 97 por ciento de las estrellas del universo se enfrentarán a este destino.
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