Для земного наблюдателя звёзды похожи на далёкие огранённые драгоценные камни, которые мерцают на фоне бархатной темноты ночного неба. По словам астрономов, некоторые звёзды действительно близки к подобному состоянию. Так, обнаруженный недавно белый карлик HD 190412 C вошёл в стадию кристаллизации, в ходе которой углерод и кислород в его составе образуют прочную кристаллическую решётку, превращая умирающую звезду в настоящий космический алмаз.
Вселенная и все существующие в её пределах объекты подвержены изменениям. Каждая звезда живёт, пока внутри неё продолжается термоядерная реакция, однако даже процессы подобных масштабов конечны. Белый карлик – это один из финальных этапов эволюции звёзд, масса которых не превышает ~8-10 масс Солнца. В какой-то момент по мере выгорания «топлива» этой массы оказывается недостаточно для продолжения термоядерной реакции с участием углерода и превращения в нейтронную звезду. Так, звезда сбрасывает внешнюю оболочку, которая превращается в планетарную туманность, а её ядро становится постепенно остывающим белым карликом – ультраплотным объектом размером с Землю или даже Луну, но с массой до 1,4 массы Солнца.
Белый карлик всё ещё «светит» за счёт остаточного теплового излучения. По мере остывания ядра углерод и кислород внутри ядра начинают кристаллизоваться. Когда всё тепло улетучивается, и процесс кристаллизации завершается, умершая звезда превращается в чёрного карлика – глыбу кристаллизованного углерода. Стоит отметить, что гипотетический чёрный карлик пока является лишь плодом многочисленных расчётов учёных. Моделирование звёздной эволюции позволяет предположить, что остывание и кристаллизация белого карлика продолжается на протяжении примерно квадриллиона (миллиона миллиардов) лет. Поскольку предполагаемый возраст нашей Вселенной составляет всего около 13,8 млрд лет, в ближайшее время человечеству определённо не доведётся воочию наблюдать превращение звёзд в чёрных карликов. Однако астрономы и астрофизики всё же могут идентифицировать признаки начала кристаллизации ядра белых карликов.
В ходе кристаллизации атомы углерода и кислорода внутри ядра бывшей звезды прекращают свободное хаотичное движение и формируют прочные связи друг с другом, укладываясь в кристаллическую решётку. Этот процесс сопровождается излучением энергии, которая высвобождается в форме тепла. Как следствие, белый карлик будто прекращает остывать, что отражается на цвете и интенсивности его свечения. Так, умирающая звезда может выглядеть отчасти помолодевшей. Чтобы как можно точнее оценить яркость звезды, необходимо располагать детальной информацией о её удалении от наблюдателя. К счастью, в последние годы это стало возможным благодаря результатам миссии Gaia, главной задачей которой является составление подробной карты распределения звёзд Млечного Пути.
В рамках недавнего исследования учёные использовали обновлённую карту для поиска двойных, тройных и прочих кратных звёздных систем, в которых один из объектов кардинально отличался по параметрам от своих компаньонов. Так, обнаруженная недавно тройная система HD 190412, лежащая в 104 световых годах от Земли, оказалась четверной. Изучая параметры системы, астрономы пришли к выводу, что в её составе есть белый карлик – HD 190412 C, и он вступил в эру кристаллизации. Исходя из интенсивности свечения, его возраст астрофизики оценили в 4,2 млрд лет. Учитывая предполагаемый возраст системы HD 190412 – 7,3 млрд лет – и существенное расхождение по темпам «старения» белого карлика, учёные пришли к выводу, что кристаллизация «омолодила» его как минимум на 1 млрд лет. Исследователи предполагают, что в пределах Млечного Пути существует ещё немало аналогичных систем, и их изучение позволит создать более детальные модели кристаллизации белых карликов, в том числе для исследования наиболее вероятного будущего нашего Солнца.