Krystalový trpaslík. Kredit: University of Warwick/Mark Garlick.

Je to jako moderní mytologie. V temném vesmíru se rozplynou zestárlí rudí obři a jejich vyhasínající oharky se změní v gigantické krystaly. Ve skutečnosti jde o pozoruhodný výzkum týmu britské Univerzity ve Warwicku. Jejich astronomové přinesli první přímý důkaz, že bílí trpaslíci během svého života krystalizují. A obloha je takových krystalických trpaslíků plná. Jejich výzkum se prosadil v časopisu Nature.
Pier-Emmanuel Tremblay a jeho spolupracovníci použili především pozorování evropské vesmírné observatoře Gaia. S jejich pomocí zjistili, že pohrobci červených obrů, čili bílí trpaslíci, procházejí během svého života po životě fázovým přechodem, během něhož v nich vznikne pevné jádro z kyslíku a uhlíku. Jako kdyby zamrzla voda, jen při mnohem vyšších teplotách. Jestli mají Tremblay a spol. pravdu, tak to znamená, že by mnozí bílí trpaslíci mohli být vlastně mnohem starší, než jsme si mysleli. Jejich výzkum v těchto dnech publikoval časopis Nature.

Pier-Emmanuel Tremblay. Kredit: University of Warwick.

Někteří bílí trpaslíci náležejí k nejstarším hvězdným objektům, jaké dnes známe ve vesmíru. Z řady důvodů jsou velice užiteční pro astronomy, kteří je využívají jako vesmírné hodinky k velmi přesnému určení stáří nejen samotných bílých trpaslíků, ale i celých skupin hvězd, mezi nimiž se takový trpaslík nachází. Jde o to, že podle našich představ bílí trpaslíci po svém zrození v „popelu“ červeného obra postupně vychládají a astronomové prostě mohou změřit jejich teplotu. Teď se ale zdá, že bílotrpaslíkové hodinky nejsou až tak spolehlivé.

Tremblayův tým si vybral 15 tisíc bílých trpaslíků, které pozorovala evropská observatoř Gaia do vzdálenosti cca 300 světelných let od Sluneční soustavy. V datech observatoře analyzovali data o zářivosti a také barvě těchto trpaslíků. Z jejich analýz vyplynulo, že u bílých trpaslíků dochází ke zpomalování procesu chladnutí. Badatelé odhadují, že v některých případech se kvůli tomu snížil zdánlivý věk bílých trpaslíků až o 2 miliardy let, což není zrovna málo v porovnání s věkem Mléčné dráhy.

Bílí trpaslíci nebo spíše bílotrpaslíkové krystaly. Kredit: NASA.

Podle Tremblayho jde o první přímý doklad fázového přechodu bílých trpaslíků z kapaliny na pevnou hmotu, čili jejich krystalizace. Bylo to vlastně předpovězeno už asi před 50 lety, že bychom něco takového měli zjistit, a teď se to povedlo. Tremblay tvrdí, že krystalizací projdou během své evoluce prakticky všichni bílí trpaslíci. Hmotnější bílí trpaslíci zkrystalizují dříve, méně hmotní trpaslíci později.

Krystalizace je proces, při němž se materiál stane pevnou látkou s atomy v uspořádané struktuře. V nitru čerstvě zrozeného bílého trpaslíka je takový tlak, že se elektrony osvobodí z pout velmi hustě namačkaných atomů. Vznikne tam vodivý kvantový elektronový plyn a kladně nabitá atomová jádra v podobě bizarní kapaliny. Když jádro bílého trpaslíka vychladne na asi 10 milionů stupňů, tak kapalina začne krystalizovat. Badatelé se domnívají, že nejprve krystalizuje kyslík a zanoří se do jádra. Pak ho obklopí uhlík.

Jak podotýká Tremblay, observatoř Gaia je prostě poklad. Před Gaiou jsme znali přesné vzdálenosti a zářivosti asi tak u 100-200 bílých trpaslíků. Teď jich máme tak asi 200 tisíc. Díky Gaie víme, že v naší Galaxii jsou miliardy zkrystalizovaných bílých trpaslíků, a že asi tak za 10 miliard let bude krystalický bílý trpaslík i z našeho Slunce.

Literatura
University of Warwick 9. 1. 2019, Nature 565: 202–205.