Об остывании #белых #карликов
Современный орбитальный оптический #телескоп Gaia уже десятый год совершает обзоры всего неба, таким образом непрерывно улучшая наше понимание эволюции звёзд. Как известно, звёзды небольшой массы (например, Солнце) заканчивают свой жизненный путь в виде белых карликов. #Термоядерные реакции внутри этих компактных объектов прекратились, предоставив им постепенно остывать. В каталоге Gaia 2018 года содержится около 26000 белых карликов, которые занимают особое положение на диаграмме Герцшпрунга-Рассела (цвет-светимость). Такая статистика позволяет разглядеть сложную структуру ветви белых карликов и выделить несколько подветвей: A (более яркие карлики с водородными #атмосферами), B (с гелиевыми атмосферами) и необычную Q-ветвь, где находятся в основном сверхмассивные белые карлики.
В процессе остывания карлики движутся по диаграмме вправо вниз, то есть #фотометрический возраст Q-ветви невелик (она находится достаточно высоко). В то же время на Q-ветви находятся белые карлики, имеющие довольно большие скорости, что характерно для старых карликов. Противоречие можно объяснить, если считать, что карлики на Q-ветви остывают аномально медленно. Частично это может быть вызвано процессом кристаллизации в ядре, при котором выделяется энергия. Однако даже с учётом кристаллизации остаётся задержка около 8 млрд лет.
В 2019 году было высказано предположение, что причиной задержки является гравитационное оседание Ne(22) в карликах, образовавшихся в результате слияния. Однако теоретические расчёты показали, что этот процесс слишком медленный, кроме того, непонятно, откуда взять столько неона (хотя остаётся возможность, что это результат слияния).
Следующим предположением стало оседание не отдельных атомов неона, а твердых кластеров. Также рассматривалась версия, что в углеродно-кислородно-неоновой смеси возможно образование кристаллов, обеднённых неоном, которые затем всплывают и плавятся. Этот процесс аналогичен кримингу (процессу образования сливок). Он может обеспечить достаточную задержку при стандартном содержании неона.
Сотрудник сектора Теоретической астрофизики Денис Алексеевич Байко предложил свою версию происходящего. Он рассмотрел уравнения состояния ионных смесей с учётом последних достижений в понимании термодинамики квантовой однокомпонентной плазмы. Оказалось, что в ряде случаев вещество будет расслаиваться на несмешиваемые фракции с различным составом, наподобие полевого шпата. Этот процесс также может служить источником задержки остывания белых карликов.
