Určitý typ mrtvých hvězd chladne, tuhne a krystalizuje. Astronomové objevili jednu, která právě tohle dělá na našem vesmírném dvorku – bílého trpaslíka složeného převážně z uhlíku a pevného kyslíku, vzdáleného od nás „pouhých“ 104 světelných let.

Teplotně-hmotnostní profil toho trpaslíka naznačuje, že se jeho střed mění v hustý a tvrdý „vesmírný diamant“ tvořený zkrystalizovaným uhlíkem a kyslíkem, píše tým astronomů vedený Alexandrem Vennerem z Univerzity Jižního Queenslandu v australské Toowoombě ve studii publikované ve vědecké databázi arXiv.

Ani Slunce to nemine

Všechny věci ve vesmíru se mění. Platí to také o hvězdách.

Řez bílým trpaslíkem odhalující jeho krystalizující jádro, které se mění v diamant. | zdroj: Profimedia

Každé hvězdě, která visí na nebeské klenbě a jasně září světlem vznikajícím při jaderné fúzi, jednoho dne dojde palivo. Nejdřív zvětší svou velikost, stane se rudým obrem. Potom se vnější materiál hvězdy vysype do okolního prostoru, vytvoří v něm mlhovinu a zbývající jádro se zhroutí do ultrahustého objektu o velikosti Země nebo Měsíce s obrovskou hmotností – do bílého trpaslíka.

Jako bílý trpaslík končí většina hvězd, které mají hmotnost nižší než zhruba osminásobek hmotnosti Slunce. Bílí trpaslíci jsou slabí, září zbytkovým teplem a chladnou.

Časem se ochladí a vyvinou se v cosi, čemu se říká černý trpaslík. Ztratí všechno teplo a stane se z nich chladná hrouda zkrystalizovaného uhlíku.

Výpočty naznačují, že tento vývoj trvá velmi dlouho, opravdu dlouho, asi kvadrilion let. Kvadrilion je biliarda miliard, takže vzhledem ke stáří vesmíru, které je odhadováno na 13,8 miliardy let, nemůžeme očekávat, že bychom takovou hvězdu v dohledné době objevili.

To, co však můžeme během ochlazování trpaslíků pozorovat, je krystalizace v jejich jádrech tvořených převážně kovovým kyslíkem a uhlíkem. Během krystalizace se atomy uhlíku a kyslíku přestanou volně pohybovat, vytvoří vazby a uspořádají se do krystalické mřížky. Při tom se uvolňuje energie, která se rozptyluje ve formě tepla.

Tento proces nemine ani Slunce, které se stane bílým trpaslíkem zhruba za pět miliard let a mnoho dalších miliard let potrvá, než zkrystalizuje.

Lžou o svém stáří

Teplo uvolněné během krystalizace zpomaluje chladnutí bílých trpaslíků, kteří jsou jasnější a vypadají o miliardy roků mladší, než doopravdy jsou.

K určení jasnosti hvězdy je třeba přesně vědět, jak daleko se nachází. To je v posledních letech možné díky mapování hvězd prováděnému vesmírnou observatoří Gaia.  

Právě v jejích datech Venner a jeho spolupracovníci nedávno nalezli bílého trpaslíka gravitačně svázaného s třemi hvězdami v systému označeném HD 190412.

Vědci určili teplotu hvězdy HD 190412 C na 6 300 stupňů Celsia, což ji řadí do oblasti krystalizujícího bílého trpaslíka. Protože se v systému nacházejí další hvězdy, které se ještě do bílých trpaslíků nezhroutily, mohli výzkumníci použít složení těchto hvězd k tomu, aby určili množství kovu v jádře bílého trpaslíka. Stáří hvězdy pak vypočítali na přibližně 4,2 miliardy let.

Se znalostí vzdálenosti hvězdy od sluneční soustavy potom tým modeloval ochlazování bílého trpaslíka. Tím byli vědci schopni potvrdit první případ krystalizujícího bílého trpaslíka se známým stářím.

Vědci byli nadšeni. Protože existují i další systémy podobné HD 190412, včetně hvězdného systému, v němž se nachází jasná hvězda Sírius, ve vesmírném okolí se podle nich mohou nacházet další krystalizující bílí trpaslíci.

„Objev tohoto systému ve vzdálenosti pouhých 104 světelných let naznačuje, že podobných systémů, které obsahují krystalizující bílé trpaslíky, je kolem nás mnoho. A budoucí objevy mohou umožnit důkladnější testování modelů jejich přeměny v obří diamanty,“ píší vědci ve studii.