Cette vue d'artiste montre une étoile naine blanche en train de se solidifier, le même processus qui arrivera au soleil un jour. Université de Warwick/Mark Garlick Notre soleil peut ressembler à une boule éternelle de gaz brûlant, mais un jour il mourra. Cela peut sembler décevant, surtout pour tout ce qui vivra sur Terre dans quelques milliards d'années, mais il y a un bon côté à la catastrophe solaire. Selon une étude publiée dans la revue Nature en janvier 2019, notre étoile morte laissera derrière elle un héritage scintillant et se transformera en un cristal massif. Ce n'est pas le type de cristal que vous trouverez dans un lustre moyen, toutefois.
Avant de commencer à parler de cristaux stellaires surdimensionnés, nous devons d'abord comprendre comment les étoiles comme notre soleil vivent et meurent.
Le soleil est alimenté par la fusion nucléaire. Sa gravité massive écrase les atomes d'hydrogène ensemble dans son noyau pour créer de l'hélium, et les grandes quantités d'énergie libérées par ces processus de fusion poussent vers l'extérieur, maintenir un équilibre heureux. Tant qu'il y a beaucoup d'hydrogène pour alimenter ce processus, le noyau reste à peu près à la même taille et à la même température (environ 15 millions de Kelvin), produire de l'énergie qui rayonne dans tout le système solaire, nourrir finalement l'évolution de la vie sur une certaine planète habitable appelée Terre. Cette phase de combustion d'hydrogène dure 90 pour cent de la durée de vie de notre soleil, une période de la vie stellaire connue sous le nom de « séquence principale ». Nous sommes actuellement à environ 4,5 milliards d'années dans les jours de la séquence principale de notre soleil - ou environ à mi-chemin de sa vie.
Que se passe-t-il lorsque tout cet hydrogène est épuisé ? Les choses commencent à devenir un peu folles, c'est un euphémisme. Sans la pression extérieure de l'énergie créée par la fusion de l'hydrogène, la gravité du soleil submerge le noyau, en l'écrasant dans un espace plus petit et en décuplant sa température. C'est OK cependant; les noyaux d'hélium plus lourds commenceront à fusionner, créant à nouveau la pression vers l'extérieur pour maintenir l'équilibre. Il est prévu que cela commencera à se produire dans environ 5 milliards d'années, marqué par une soudaine poussée d'énergie connue sous le nom de « flash d'hélium ». Comme l'hélium fusionne, du carbone et de l'oxygène se forment et la température du cœur augmente à nouveau.
Peu après, des éléments encore plus lourds commencent également à fusionner, et le soleil dans l'ensemble aura l'air un peu pire pour l'usure. ça va commencer à gonfler, explosant l'espace interplanétaire avec des vents solaires féroces qui commencent à dépouiller ses couches supérieures. Bien que notre soleil ne soit pas assez massif pour exploser en supernova, ce volonté se transformer en une étoile géante rouge, s'étendant peut-être au-delà de l'orbite de la Terre. Et ce n'est pas bon. Notre planète sera grillée.
Après la mort de notre étoile, il laissera derrière lui les restes vaporeux de plasma solaire - créant une belle nébuleuse planétaire enrichie d'éléments lourds nouvellement formés qui créeront la prochaine génération d'étoiles et de planètes - et en son cœur se trouvera un reste stellaire chaud connu sous le nom de nain blanc, un petit, étoile dense scintillant de mille feux, un témoignage du soleil qui était à sa place.
Les naines blanches peuvent se maintenir pendant des milliards d'années avant de s'éteindre et de s'assombrir pour toujours, mais ce n'est pas la fin de l'histoire. A partir des observations de la mission européenne Gaia, qui effectue actuellement des mesures de précision des étoiles dans toute notre galaxie, Des chercheurs de l'Université de Warwick au Royaume-Uni sont tombés sur un secret de naine blanche qui est resté caché.
Jusqu'à maintenant.
Peu de temps après la formation, les naines blanches sont extrêmement chaudes, rayonnant l'énergie intense qui était autrefois contenue dans le noyau de l'étoile de la séquence principale qui les a précédés. Au cours des milliards d'années après sa formation, les naines blanches se refroidissent lentement et, à un certain point, l'oxygène et le carbone qu'ils contiennent passeront par une transition de phase - semblable à la congélation de l'eau liquide et à la transformation en glace solide, seulement à des températures et des pressions beaucoup plus extrêmes - se solidifiant pour former un énorme cristal.
"Toutes les naines blanches se cristalliseront à un moment donné de leur évolution, bien que des naines blanches plus massives passent par le processus plus tôt, " Pier-Emmanuel Tremblay, du Département de physique de l'Université de Warwick et responsable de l'étude, dit dans un communiqué de presse. "Cela signifie que des milliards de naines blanches dans notre galaxie ont déjà terminé le processus et sont essentiellement des sphères de cristal dans le ciel. Le soleil lui-même deviendra une naine de cristal dans environ 10 milliards d'années."
L'équipe de Tremblay a analysé les observations de Gaia pour mesurer les luminosités et les couleurs de 15, 000 naines blanches à moins de 300 années-lumière de la Terre. Ce qu'ils ont trouvé était un excès (ou un "empilement") dans la population d'étoiles de couleurs et de luminosité spécifiques. Ils ont réalisé que ce groupe d'étoiles représentait une phase similaire dans l'évolution stellaire où les conditions sont réunies pour que cette transition de phase se produise, provoquant un retard de refroidissement, ralentissant ainsi le processus de vieillissement. Les chercheurs ont découvert que certaines de ces étoiles avaient prolongé leur durée de vie jusqu'à 2 milliards d'années.
"C'est la première preuve directe que les naines blanches se cristallisent, ou passage du liquide au solide, " ajouta Tremblay, aussi dans la déclaration. "Il a été prédit il y a cinquante ans que nous devrions observer un empilement du nombre de naines blanches à certaines luminosités et couleurs en raison de la cristallisation et ce n'est que maintenant que cela a été observé."
Les naines blanches cristallisées ne sont pas seulement une curiosité stellaire; leur maquillage quantique ne ressemble à rien de ce que nous pouvons recréer en laboratoire. Au fur et à mesure que le matériau de l'étoile blanche se cristallise, sa matière devient ordonnée au niveau quantique, noyaux s'alignant comme un réseau 3D créant un noyau d'oxygène métallique et une couche externe enrichie en carbone.
Donc, là nous l'avons, après que des étoiles comme notre soleil meurent, leurs histoires ne sont pas terminées. Toutes les naines blanches passeront par cette phase de cristallisation, jonchant la galaxie de restes stellaires massifs ressemblant à des diamants.
Maintenant c'est une idée intéressanteQuand les Beatles ont chanté leur tube, "Lucy dans le ciel avec des diamants, " Peut-être ne faisaient-ils pas référence au LSD comme la culture populaire voudrait nous le faire croire. Peut-être faisaient-ils plutôt un clin d'œil aux milliards de diamants stellaires que nous savons maintenant remplir le ciel nocturne.
