Ένας γιγάντιος κρύσταλλος - στο μέγεθος του φεγγαριού μας - αποκαλύφθηκε κρυμμένος στο κέντρο ενός νεκρού άστρου, μετά από μια ανάλυση των παλμών που ακτινοβολεί το άστρο.

Η μέτρηση επιβεβαιώνει τα έμμεσα στοιχεία ότι οι πυρήνες όλων αυτών των νεκρών άστρων - οι γνωστοί λευκοί νάνοι - στερεοποιούνται καθώς ψύχονται. Η ανακάλυψη μπορεί να βελτιώσει τις εκτιμήσεις της ηλικίας του Γαλαξία μας, του οποίου οι λευκοί νάνοι δίνουν έναν σημαντικό περιορισμό.

Οι αστρονόμοι, που καθοδηγήθηκαν από τον Travis Metcalfe του Κέντρου για την Αστροφυσική στο Χάρβαρντ του Κέιμπριτζ της Μασαχουσέτης, μελέτησαν το λευκό νάνο BPM 37093, το μόνο γνωστό λευκό νάνο που πάλλεται στο Γαλαξία μας, που θεωρείται ότι πιθανόν να έχει δημιουργήσει κρυσταλλικό πυρήνα.

Γι' αυτό έκαναν χρήση ενός παγκόσμιου δικτύου τηλεσκοπίων για να βλέπουν συνεχώς μπροστά τους το λευκό νάνο, για περίπου δύο εβδομάδες, και κατόπιν μελέτησαν με ποιο τρόπο το άστρο μείωνε και μεγάλωνε η φωτοβολία του κατά, περίπου, ένα τοις εκατό κάθε πέντε έως 10 λεπτά.

Οι παλμοί, που προκαλούνται από μετάδοση θερμότητας στο εξωτερικό μη-στερεό μέρος του άστρου, είναι ο μόνος τρόπος για να βρεθεί άμεσα εάν ο πυρήνας είναι στερεοποιημένος. Καθώς το άστρο ψύχεται και ο κρυσταλλικός πυρήνας αυξάνεται, η περίοδος των παλμών γίνεται ολοένα και μικρότερη.

Οι ερευνητές σύγκριναν τα θεωρητικά μοντέλα του κρυσταλλικού πυρήνα με τις παρατηρήσεις για να βρουν ότι το 90% της μάζας του λευκού νάνου, παρόμοιας με αυτήν του ήλιου, δείχνει να είναι ένας γιγαντιαίος, ενιαίος κρύσταλλος.

Γυμνά από ηλεκτρόνια άτομα

Αλλά ο κρύσταλλος, σαν το διαμάντι, είναι στην πραγματικότητα κάτι το άγνωστο στη Γη. Η πίεση μέσα στο λευκό νάνο είναι εκατομμύρια εκατομμυρίων φορές την πίεση με την οποία δημιουργούνται τα διαμάντια. Αυτή η πίεση ξεγυμνώνει από τα άτομα τα ηλεκτρόνια, αφήνοντας τους πυρήνες να σχηματίσουν ένα δικτυωτό πλέγμα κρυστάλλου, που περιβάλλεται από μια θάλασσα ηλεκτρονίων.

Οι ερευνητές εξέτασαν δύο θεωρητικά μοντέλα, ένα που περιλαμβάνει έναν καθαρό πυρήνα από άνθρακα και ένα άλλο με πυρήνας καθαρού οξυγόνου - τα τελευταία ταίριαζαν  καλύτερα με τις παρατηρήσεις. Αυτό συμφωνεί με τη θεωρία, που υποδεικνύει ότι ο πυρήνας αποτελείται, κατά προσέγγιση, από ίσα μέρη άνθρακα και οξυγόνο, αλλά στο κέντρο του κρυστάλλου έχει συγκεντρωθεί περισσότερο οξυγόνο, επειδή κρυσταλλώνεται ευκολότερα.

Οι λευκοί νάνοι, αντίθετα από τα νεώτερα αστέρια, δεν υποβάλλονται πλέον σε πυρηνική τήξη. Έτσι οι προβλεφθείσες καμπύλες ψύξης τους γίνονται κατανοητές λιγότερο ή περισσότερο, κάνοντας τους χρήσιμα ρολόγια. Αλλά η διαδικασία του σχηματισμού ενός κρυσταλλικού στερεού ελευθερώνει θερμότητα στο λευκό νάνο, προκαλώντας έτσι σύγχυση στις προβλέψεις μέχρι ένα δισεκατομμύριο έως δύο δισεκατομμύριο χρόνια.

Αυτή η αβεβαιότητα μεταδίδει τις εκτιμήσεις για την ηλικία των λευκών νάνων και στο Γαλαξία μας. "Γι' αυτό είναι κρίσιμος παράγοντας η βελτίωση της γνώσης που έχουμε γι' αυτά τα αντικείμενα, πως αυτό",  λέει ο Martin Barstow, ένας αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο Λέιτσεστερ της Βρετανίας.

"Πρέπει να ξέρουμε πότε και πώς σχηματίζονται οι κρύσταλλοι για να υπολογίσουμε χρονικά τις μεθόδους ψύξης, έτσι ώστε η ηλικία να είναι όσο το δυνατόν ακριβέστερη", ανέφερε ο Metcalfe.