恒星变水晶，原来夜空中遍布了水晶体的白矮星学术资讯

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凝固结晶过程中的白矮星

诸如太阳这样的恒星在衰亡之后遗留的残骸，被称为白矮星。作为宇宙中最古老的天体之一，白矮星对天文学家来说非常有用，因为它们生命周期的可预测性让它们能在天文学观测中扮演“宇宙时钟”（cosmic clock）的角色，以极高的准确度用于估算其邻近恒星群的年龄。

据美国“科学日报网”（ScienceDaily.com）1月9日消息称，《自然》杂志同日刊发的一篇研究论文称，最近英国华威大学（University of Warwick）物理系的皮埃尔伊曼纽尔·特里姆布雷（Pier-Emmanuel Tremblay）博士领导的一组天文学家通过对欧洲航天局（ESA）的盖亚卫星的观测数据进行分析，获得了白矮星在其生命最后阶段会凝固成晶体的第一份直接证据。这还意味着我们的天空中其实充满了这样的晶体。观察研究结果表明，白矮星具有一个由固态氧和碳构成的核心，而这个内核是在恒星生命周期中所经历的、类似于水凝固成冰的相变阶段所塑造的，只是整个过程的温度要比冰凝过程高得多。这一发现或将科学家之前推算的这些白矮星年龄还要再提早数十亿年之久。

该天文学家小组从盖亚卫星的观测数据中，在距地球约300光年左右的范围内，选取了1.5万颗白矮星作为候选恒星，分析研究了这批恒星的亮度和色彩数据。他们从中识别发现了一种堆积现象，即特定颜色和亮度的恒星数量过多，而且它们并不局限于任何单一的质量或年龄。然而，通过将这批恒星与恒星的演化模型相对比，这种堆积现象与恒星的某个发展阶段不谋而合且契合度很高：在这个阶段中，科学家预测恒星会释放大量的潜热，从而减缓其冷却过程。据估计，在某些情况下，这些恒星的衰老速度因减缓而延长了20亿年，相当于银河系年龄的15%。

特里姆布雷博士说介绍道：“这是白矮星发生结晶——从液体过渡到固体——的第一份直接证据。五十年前就有人曾预言，由于结晶作用，我们应该能观察到具有特定亮度和颜色的白矮星数量会增长堆积的现象。然而，直到现在这才被观察到。所有的白矮星都会在其演化过程的某个阶段发生结晶，不过质量相对较大的白矮星会更迅速地完成这一过程。这意味着银河系中有数十亿的白矮星已经完成了该过程，所以它们本质上说就犹如天空中的水晶球。我们的太阳本身将在大约100亿年之后也变成一颗水晶体的白矮星。”

特里姆布雷博士最后补充道：“我们已经在此领域向前迈进了一大步，离获得这些相对较冷的白矮星以及银河系中的古老恒星的精确年龄又靠近了一些。这一大发现在很大程度上要归功于盖亚卫星的观测数据，由于它能够进行精确的测量，我们以一种我们从未预料到的方式认识了解了白矮星的内部状况。在盖亚之前，我们掌握其精确距离和亮度数据的白矮星有100～200颗，但是现在我们拥有了20万颗。此外，这个关于超高密度物质的实验是在地球上任何实验室中都无法完成的。”

科界原创

编译：Jonathan

审稿：alone

责编：唐林芳

期刊来源：《自然》

期刊编号：0028-0836

原文链接：

https://www.sciencedaily.com/releases/2019/01/190109142631.htm