新发现的“青春之泉”现象可能帮助恒星将死亡推迟数十亿年 _恒星

白矮星内部的两个替代模型并排放置。（左）标准白矮星的普通结晶。（右）以蒸馏为主的冷却较慢的奇特白矮星。（图片来源：Robert Lea/Bédard等人）
据美国太空网（Robert Lea）：白矮星是当像太阳这样的恒星“死亡”时留下的恒星，随着恒星余烬的冷却而在太空中闷烧。
最近的观测表明，这些恒星尸体中的一些实际上可能比之前预期的冷却时间更长。这意味着白矮星在“死亡”后可能有一种产生能量的方式，这与它们是惰性死星的经典图像背道而驰。因此，一些白矮星的年龄实际上可能比目前估计的要大数十亿年。
通过分析2019年盖亚太空任务的数据，科学家们发现了一批白矮星，它们似乎已经停止冷却数十亿年了。现在，由华威大学的Antoine Bédard和维多利亚大学的Simon Blouin领导的一个研究小组认为，他们知道这一令人困惑的发现背后的机制。
星光灿烂的青春之泉
当质量与太阳差不多的恒星耗尽其核心核聚变所需的燃料时，白矮星就诞生了。这种供应是由宇宙中最轻的元素组成的：氢。恒星核心聚变的结束，也就是氢转化为氦的过程，也切断了向外推动的能量，并保护恒星在数十亿年的时间里不因自身引力而坍塌。
恒星的外层仍在发生核聚变，被重力挤压，外层被撕裂。在恒星生命的红巨星阶段，这些层“膨胀”到恒星原始半径的几十倍，甚至数百倍。最终，这些周围的层散开，留下冷却、耗尽的恒星核心，形成白矮星。
对于太阳来说，这种转变将在大约50亿年后开始；我们恒星的红巨星相将看到它膨胀到火星的半径。在此期间，太阳最终将吞噬包括地球在内的内行星。银河系中97%的恒星将经历同样的基本过程成为白矮星。

盖亚太空望远镜在2019年发现了一批不老的白矮星。（图片来源：ESA）
科学家们此前曾认为，核燃料耗尽的白矮星代表了较小恒星几乎惰性的最后阶段。有理论认为，在它们的心脏内，曾经被炙烤和湍流的恒星物质的等离子体由于不再产生热量而冻结成固体。这将导致白矮星在数十亿年的时间里由内而外固化。
贝达德及其同事认为，对于一些白矮星来说，内部致密的等离子体不会从内到外冻结。可以说，他们发现了一个潜藏在这些恒星外壳下的青春之泉。
在这些抗衰老的白矮星中，随着死恒星的冷却，固体晶体产生了——这些晶体可以漂浮在密度更大的液体上。
研究小组表示，当这种固体物质向上漂浮时，它会置换向下移动的液体物质。较重的物质向这些白矮星的心脏输送会释放出引力能。这种能量可以转化为热量，从而使冷却过程停止数十亿年。
贝达尔德在一份声明中说：“这一解释与不寻常的白矮星种群的所有观测特性相匹配。” 。“这是第一次在任何类型的恒星中观察到这种传输机制，这令人兴奋：我们并不是每天都发现一种全新的天体物理现象！”
白矮星停止冷却过程的发现提出的一个大问题是，是什么使它们与“更致命”的白矮星本身不同。这些白矮星的冷却程度正如预期的那样。
Blouin解释道：“这种差异很可能是由于恒星的成分造成的。” 。“一些白矮星是由两颗不同的恒星合并而成的。当这些恒星碰撞形成白矮星时，它会改变恒星的成分，从而形成漂浮的晶体。”
目前，当科学家们观察白矮星时，他们认为越冷的白矮星越古老。然而，这些奇特的白矮星所经历的冷却延迟可能意味着它们的温度使它们看起来比实际年轻得多。
因此，这些抗衰老白矮星的发现以及它们作为“青春之泉”的机制，实际上可能会重新定义天文学家对恒星的普遍约会方式。
贝达尔德说：“我们发现的传输机制意味着，数十亿年来，一些白矮星一直像‘正常’恒星一样明亮。” 。“这使年龄测定和我们利用白矮星重建星系形成的过程变得复杂。”
该团队的研究于3月6日发表在《自然》杂志上。