In einem Prozess, der dem Altern des Menschen nicht unähnlich ist, neigen die meisten Sterne, die in das letzte Kapitel ihres Lebens eintreten, dazu, zu schrumpfen, zu schrumpfen und langsam weiß zu werden. Astronomen nennen diese kalten, dichten Hülsen einst mächtiger Sterne weiße Zwerge, und im Gegensatz zu Menschen kann ihre Dotierung Milliarden von Jahren dauern.
In dieser Zeit verbrennen Sterne mit Massen zwischen dem Zehntel und dem Achtfachen der Masse unserer Sonne den letzten Teil ihrer Kernenergie, werfen ihre feurigen Außenschichten ab und schwinden in ultrakompakte Kerne, die etwa die Masse einer Sonne in einen Planeten packen -Größenpaket. Während dies wie ein unklares Ende für einen Stern klingt, geht eine neue Studie, die heute (9. Januar) in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde, davon aus, dass die weiße Zwergwuchs nur der Beginn einer schönen neuen Metamorphose sein könnte.
In einer Studie mit mehr als 15.000 bekannten weißen Zwergen rund um die Milchstraße kam ein Team von Astronomen der Universität Warwick in Großbritannien zu dem Schluss, dass sterbende Sterne nicht nur aus ihrer Existenz verschwinden, sondern sich zunächst in leuchtende Kristallkugeln verwandeln.
"Alle weißen Zwerge werden irgendwann in ihrer Entwicklung kristallisieren", sagte der leitende Studienautor Pier-Emmanuel Tremblay, Astrophysiker an der University of Warwick, in einer Erklärung. "Dies bedeutet, dass Milliarden weißer Zwerge in unserer Galaxie den Prozess bereits abgeschlossen haben und im Wesentlichen Kristallkugeln am Himmel sind."
Wenn das stimmt, dann sind auch die Sonne der Erde selbst - sowie geschätzte 97 Prozent der Sterne in der Milchstraße - dazu bestimmt, ihre Tage als Kristallkugeln zu beenden, die durch den Kosmos schimmern.
Gaia am Himmel mit Kristallen
Für ihre neue Studie verwendeten Tremblay und seine Kollegen Beobachtungen des Gaia-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation, um die Leuchtkraft und Farben von etwa 15.000 bekannten weißen Zwergen in 300 Lichtjahren Entfernung von der Erde zu analysieren. Sie sahen, dass ein Überschuss an Sternen unabhängig von der Größe und dem Alter der Sterne die gleichen Leuchtstärken und Farben zu haben schien.
Das einheitliche Erscheinungsbild dieser Sterne deutete darauf hin, dass die Zwerge in ihrer Entwicklung eine bestimmte Phase erreicht hatten, die Milliarden von Jahren umfassen konnte. Anhand von Modellen der Sternentwicklung stellten die Forscher fest, dass diese Zwerge alle eine Phase erreicht hatten, in der latente Wärme in großen Mengen aus ihren Kernen freigesetzt wurde, was ihre Abkühlung erheblich verlangsamte. Und wenn ein weißer Zwerg genug abkühlt, schreiben die Autoren, beginnt sich die geschmolzene Flüssigkeit in ihrem Kern zu verfestigen - mit anderen Worten, der Stern beginnt sich in Kristall zu verwandeln.
Laut Tremblay liefert diese Studie "den ersten direkten Beweis dafür, dass weiße Zwerge kristallisieren" und stützt schließlich eine Hypothese, die vor 50 Jahren erstmals von Wissenschaftlern aufgestellt wurde. Wenn diese Ergebnisse tatsächlich zutreffen, könnten sie Wissenschaftlern Anlass geben, die Art und Weise zu überdenken, in der sie Himmelsobjekte datiert haben. Da es viele Milliarden Jahre dauern kann, bis ein Stern den Status eines Weißen Zwergs erreicht, verwenden Astronomen diese älteren Staatsmänner häufig, um Datumsbereiche für Galaxien und andere Himmelskörper in der Nachbarschaft eines bestimmten Zwergs zu ermitteln.
Laut der neuen Studie könnte die Wärme, die während der Kristallisationsphase eines Weißen Zwergs freigesetzt wird, die Abkühlung des Sterns um bis zu 2 Milliarden Jahre verlangsamen. Wenn dies der Fall ist, können bekannte weiße Zwerge Milliarden Jahre älter sein als gedacht. Dies erschwert eine bereits mysteriöse Chronologie; Wissenschaftler sind sich nicht sicher, wie lange ein sterbender Stern ein weißer Zwerg bleiben kann, bevor er überhaupt kein Licht und keine Wärme mehr abgibt und so zu dem wird, was manche Forscher als "schwarzen Zwerg" bezeichnen. Dieser theoretische Endpunkt der Sternentwicklung wurde nie beobachtet, da Wissenschaftler glauben, dass es einen Stern Billiarden von Jahren dauern könnte, bis dieser Zustand erreicht ist. Mit einem Alter von 13,8 Milliarden Jahren ist unser Universum viel zu jung, um solche älteren Sonnen zu beherbergen.
Weitere Forschungen sind erforderlich, damit Wissenschaftler das Leben und den Tod der Sterne besser verstehen und ihre kosmischen Datierungsmethoden verbessern können. Glücklicherweise gibt es dank der umfangreichen Beobachtungen des Gaia-Satelliten eine beispiellose Anzahl bekannter weißer Zwerge, die nur darauf aus sind, die Geschichten ihres langen, langen Lebens zu erzählen.
"Vor Gaia hatten wir 100 bis 200 weiße Zwerge mit genauen Abständen und Leuchtdichten", sagte Tremblay. "Jetzt haben wir 200.000."
