약 50 년 전에 천문학 자들은 태양의 궁극적 운명이 무엇인지 예측했습니다. 이론에 따르면, 태양은 지금부터 수십억 년 동안 수소 연료를 배출하고 확장하여 레드 자이언트 (Red Giant)가되어 외층을 깎아 내고 백색 왜성이된다. 몇 십억 년 동안 냉각 된 후에 내부는 결정화되어 견고 해집니다.
최근까지 천문학 자들은이 이론을 뒷받침 할 증거가 거의 없었다. 그러나 ESA 덕분에 가이아 천문대천문학 자들은 이제 거리, 밝기 및 색상을 측정하여 엄청나게 정밀한 수십만 개의 백색 왜성을 관측 할 수 있습니다. 이를 통해 오늘날 우리가 알고 사랑하는 따뜻하고 노란 별이 아닌 미래의 태양에 대해 연구 할 수있었습니다.
이러한 결과를 설명하는 연구는 최근 저널에 실 렸습니다. 자연 제목은 "진화하는 백색 왜성의 냉각 순서에서 핵심 결정화 및 쌓임"이라는 제목 아래에 있습니다. 이 연구는 Warwick 대학의 조교수 인 Pier-Emmanuel Tremblay가 이끌 었으며 Warwick의 천문학 및 천체 물리학 그룹, 몬트리올 대학교 및 노스 캐롤라이나 대학의 여러 연구원을 포함했습니다.
항성의 진화에 관해서, 이론적 모델과 결합 된 수십 년에 걸친 관측은 천문학 자들이 분류에 근거하여 별에 어떤 일이 일어날지를 결론 내도록 해주었다. 더 큰 별 (푸른 수퍼 거인과 같은)은 결국 초신성으로 이동하여 중성자 별이나 블랙홀이되는 반면, 태양과 같은 작은 별은 바깥 층을 흘려 행성상 성운이되어 결국에는 백색 왜성으로 수명주기를 마무리합니다.
이 초 고밀도 별들은 냉각되면서 수십억 년 동안 지속되는 복사선을 계속 방출합니다. 결국 내부는 약 1,000 만 ° C (5 천만 ° F) 정도로 차가워 져 코어에 가해지는 극심한 압력으로 인해 재료가 결정화되고 굳어지게됩니다. 이것은 은하수에서 최대 97 %의 별의 운명이 될 것으로 추정되는 반면, 나머지는 중성자 별 또는 블랙홀이 될 것으로 추정됩니다.
백색 왜성이 우주에서 가장 오래된 별 중 하나이기 때문에 천문학 자에게는 매우 유용합니다. 수명주기는 예측 가능하기 때문에“우주 시계”로 사용되어 높은 정확도로 인접 별 그룹의 연령을 추정합니다. 그러나 수명주기가 끝날 무렵 백색 왜성에 어떤 일이 발생하는지 확인하는 것은 쉽지 않았습니다.
이전에는 천문학 자들이 연구 할 수있는 백색 왜성 수에 제한이있었습니다. 그것의 모든 배치로 변경 가이아지난 몇 년간 가장 정밀한 3D 공간 카탈로그를 만들기 위해 별의 위치, 거리 및 움직임을 정확하게 측정 한 우주 관측소입니다.
ERC * 시작 보조금 연구원 인 Pier-Emmanuel Tremblay는 최근 ESA 보도 자료에서 다음과 같이 지적했습니다.
“이전에, 우리는 단지 수백 개의 백색 왜성에 대한 거리를 가졌으며 그들 중 대부분은 같은 나이를 가진 클러스터에있었습니다. Gaia와 함께 이제 우리는 은하수의 외부 디스크에있는 상당한 크기의 샘플을위한 수십만 개의 백색 왜성의 거리, 밝기 및 색상을 가지게되었으며, 다양한 초기 질량과 모든 연령대에 걸쳐 있습니다.”
연구를 위해 천문학 자들은 Gaia 데이터를 사용하여 300 광년의 지구에서 15,000 개 이상의 별 잔여 후보를 분석했습니다. 이 샘플에서 그들은 단일 질량이나 나이에 해당하지 않는 특정 색과 광도를 가진 별의 수 (일명 쌓여 있음)가 초과되었음을 식별 할 수있었습니다.
한때 진화 한 별 모델과 비교했을 때,이 쌓임은 별들이 대량으로 열을 잃는 발달 단계와 일치하는 것처럼 보였다. 이 과정은 자연 냉각 과정의 속도를 늦추고 죽은 별의 조광을 멈추게하여 실제보다 20 억 년 더 어리게 나타납니다 .0
"이것은 백색 왜성이 결정화되거나 액체에서 고체로 전이된다는 최초의 직접적인 증거입니다"라고 Warwick의 성명에서 Tremblay는 설명했다. "50 년 전에 결정화로 인해 특정 광도 및 색상에서 백색 왜성 수가 쌓이는 것을 관찰해야했지만 지금까지만 관찰되었습니다."
광도가 나이와 관련이없는이 패턴은 50 년 전 백색 왜성 결정화에 대한 주요 예측 중 하나였습니다. 이제 천문학 자들은이 과정에 대한 직접적인 증거를 가지고 있기 때문에 백색 왜성이 포함되어야 할 항성 그룹에 대한 우리의 이해에 영향을 미칠 것입니다.
Tremblay는“하얀 난쟁이는 전통적으로 별의 무리, 바깥 쪽 원반, 후광과 같은 별 집단의 노후 데이트에 사용됩니다. "이러한 시스템의 연령을보다 정확하게 추정하려면 더 나은 결정화 모델을 개발해야합니다."
예를 들어, 모든 백색 왜성이 진화의 어느 시점에서 결정화되지만, 소요되는 시간은 별에 따라 다릅니다. 더 큰 백색 왜성이 더 빨리 식고 결정화가 더 빨리 (약 10 억년 안에) 일어나는 온도에 도달합니다. 우리 태양이 될 작은 백색 왜성이 같은 변화를 만들기 위해 60 억 년이 필요할 수 있습니다.
Tremblay는“이것은 우리 은하에있는 수십억 개의 백색 왜성이 이미이 과정을 완료했으며 본질적으로 하늘의 수정 구체라는 것을 의미합니다. 한편, 우리 태양은 약 100 억 년 안에 이러한 변화를 겪을 것으로 예상됩니다. 이 시점에서 우리 태양은 레드 자이언트 브랜치 단계에서 나와 백색 왜성이되어 결정화 과정을 시작했을 것입니다.
이것은 단지 최신 계시입니다 가이아 지난 5 년 동안 은하수와 주변 은하계의 천체를 목록으로 작성하는 임무를 수행했습니다. 미션이 끝나기 전에 (2022 년에 일어날 것으로 예상 됨), DR3 릴리스가 2021로 예정되어 있고 최종 릴리스는 여전히 결정될 예정인 두 개의 추가 데이터 릴리스가 예정되어 있습니다.
* 연구는 유럽 연구위원회 (ERC)의 자금 지원 덕분에 가능했습니다.
