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Astrónomos hallan la primera evidencia de cristalización de las estrellas enanas blancas

Madrid, Europa Press
9/ene/19 18:08 PM
eldia.es

Madrid, Europa Press Astrónomos en la Universidad de Warwick, en Reino Unido, han descubierto la primera evidencia directa de estrellas enanas blancas que se solidifican en cristales y que los cielos están llenos de ellas.

Las observaciones han revelado que los remanentes muertos de estrellas como el Sol, llamadas enanas blancas, tienen un núcleo de oxígeno sólido y carbono debido a una transición de fase durante su ciclo de vida similar a la del agua que se convierte en hielo, pero a temperaturas mucho más altas. Esto podría hacerlas potencialmente miles de millones de años más viejas de lo que se pensaba anteriormente.

El descubrimiento, dirigido por el doctor Pier-Emmanuel Tremblay, del Departamento de Física de la Universidad de Warwick, se publica en 'Nature' y se basa en gran medida en las observaciones realizadas con el satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea (ESA).

Las estrellas enanas blancas son algunos de los objetos estelares más antiguos del universo. Son increíblemente útiles para los astrónomos ya que su ciclo de vida predecible les permite ser utilizadas como relojes cósmicos para estimar la edad de los grupos de estrellas vecinas con un alto grado de precisión. Son los núcleos restantes de gigantes rojas después de que estas grandes estrellas hayan muerto y se hayan desprendido de sus capas externas y se estén enfriando constantemente a medida que liberan su calor acumulado a lo largo de miles de millones de años.

Los astrónomos seleccionaron 15.000 candidatas a enanas blancas a unos 300 años luz de la Tierra a partir de las observaciones realizadas por el satélite Gaia y analizaron los datos sobre la luminosidad y los colores de las estrellas. Identificaron una acumulación, un exceso en el número de estrellas con colores y luminosidades específicos que no corresponden a una sola masa o edad.

Cuando se compara con los modelos evolutivos de estrellas, la acumulación coincide fuertemente con la fase en su desarrollo en la que se predice que el calor latente se liberará en grandes cantidades, lo que provocará una ralentización de su proceso de enfriamiento. Se estima que, en algunos casos, estas estrellas han disminuido su envejecimiento hasta 2.000 millones de años, o el 15 por ciento de la edad de nuestra galaxia.

TRANSICIÓN DE LÍQUIDO A SÓLIDO

El doctor Tremblay dice que "esta es la primera evidencia directa de que las enanas blancas se cristalizan, o la transición de líquido a sólido". "Se predijo hace 50 años que deberíamos observar un aumento en el número de enanas blancas en ciertas luminosidades y colores debido a la cristalización y solo ahora se ha observado esto", añade.

Según explica, todas las enanas blancas se cristalizarán en algún momento de su evolución, aunque las enanas blancas más masivas pasan por el proceso antes. Esto significa que miles de millones de enanas blancas en la Vía Láctea ya han completado el proceso y son esencialmente esferas de cristal en el cielo. El Sol se convertirá en una enana blanca de cristal en unos 10.000 millones de años.

La cristalización es el proceso de un material que se convierte en un estado sólido, en el que sus átomos forman una estructura ordenada. Bajo las presiones extremas en los núcleos de la enana blanca, los átomos se empaquetan tan densamente que sus electrones se vuelven libres, dejando un gas de electrones conductor gobernado por la física cuántica y los núcleos cargados positivamente en forma fluida. Cuando el núcleo se enfría a unos 10 millones de grados, se ha liberado suficiente energía para que el fluido comience a solidificarse, formando un núcleo metálico en su corazón con un manto mejorado en carbono.

"No solo tenemos evidencia de liberación de calor al solidificarse, sino que se necesita una cantidad de energía considerablemente mayor para explicar las observaciones --agrega el doctor Tremblay--. Creemos que esto se debe a que el oxígeno se cristaliza primero y luego se hunde hasta el núcleo, un proceso similar a la sedimentación en un lecho de un río en la Tierra. Esto empujará el carbono hacia arriba y esa separación liberará energía gravitacional".

"Hemos dado un gran paso hacia adelante para obtener edades precisas para estas enanas blancas más frías y, por lo tanto, para las viejas estrellas de la Vía Láctea. Gran parte del mérito de este descubrimiento se debe a las observaciones de Gaia, gracias a las mediciones precisas de las que es capaz. De hecho, hemos entendido el interior de las enanas blancas de una manera que nunca habíamos esperado. Antes de Gaia, teníamos de 100 a 200 enanas blancas con distancias y luminosidades precisas, y ahora tenemos 200.000. Este experimento con materia ultra-densa es algo que simplemente no se puede realizar en ningún laboratorio de la Tierra".