【2023年06月29日訊】（記者林達編譯報導）對我們來說，星星就像切割過的珠寶，在天鵝絨般的夜空中閃爍。然而，對一些特殊的恆星來說，它們可能真的是鑽石。
當某種類型的星星死後，屍體會冷卻變硬甚或結晶。天文學家在我們宇宙的後院就發現了一顆正處於這種狀態的白矮星（White Dwarf）。這顆白矮星主要由碳元素和金屬態的氧元素組成，距離地球僅104 光年，其溫度與質量分布表明它的中心正變得致密、堅硬、成為一顆真正的「宇宙鑽石」。
該研究論文已被王家天文學會月刊（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）接受發表，並於6月5日上傳預印本網站 arXiv。
「在這項工作中，我們展示了在32秒差距（1秒差距約為3.26光年）處發現的一個新的類天狼星的四星系統，該系統由一顆結晶白矮星和三重HD 190412恆星組成，」澳洲南昆士蘭大學的亞歷山大·文納（Alexander Venner）領導的國際天文學家團隊這樣寫道。
「由於它與這些主序伴星的關聯，這是第一顆其年齡可以被外部條件所限制的結晶白矮星，我們利用了這一點來測量由白矮星核心結晶引起的冷卻延遲」。
矮星的形成過程
宇宙中的所有事物都在變化中。懸在天空中的每一顆恆星，都因原子聚變產生的光芒而熠熠生輝，總有一天會耗盡其燃料，進而演化成新的東西。
對於絕大多數恆星來說，即質量低於8倍太陽的恆星，包括太陽本身，終將變成一顆白矮星。
當燃料耗盡時，恆星的外層物質被拋入周圍空間，剩下的核心不再由聚變提供的向外壓力所支撐，將坍縮成一個超致密物體，質量大約1.4倍太陽，而大小卻只有地球或甚至月球那麼大！
白矮星中的物質被高度壓縮，但一種叫做電子簡並壓力的東西阻止了它的進一步坍縮。沒有兩個電子可以佔據相同的狀態，這使得白矮星不會變得更致密，就像中子星或黑洞那樣。
白矮星雖然暗淡無光，但仍會因余熱而發光。隨著時間的推移，它會冷卻，並且當其失去所有熱量並變成結晶碳時，預計會演化成一種叫做黑矮星的冰冷天體。
計算表明，這個過程需要很長時間，大約一千萬億年；由於宇宙只有大約138億年的年齡，我們預計不會很快找到這種黑矮星。
尋找結晶白矮星
不過，我們能做的是識別白矮星從核心處開始結晶的跡象。
在結晶過程中，白矮星內部的碳和氧原子停止自由移動並彼此連結，排列成晶格。在此過程中會釋放能量，以熱量的形式消散。
這會產生一種白矮星冷卻的平穩期或減慢期，這可以從恆星的顏色和亮度中觀察到，使它看起來比實際年齡更年輕。
為了準確測量一顆恆星的亮度，就需要精確地知道它的距離，近年來，由於蓋亞（Gaia）任務所進行的高精度恆星測繪，這一切變得更加可能。
這意味著我們現在可以更有信心地識別結晶白矮星。
文納及其同事正在使用Gaia數據來搜索多個恆星系統，方法是識別與其它恆星的關聯尚不明確的恆星。
他們最近發現一顆白矮星（記住：這些東西非常暗淡）與被認為由三顆恆星組成的系統HD 190412通過引力緊密相連。
這顆被命名為HD 190412 C的白矮星使三恆星系統變成了四恆星系統，更重要的是，其特性表明它正在經歷結晶過程。
該系統中的其它三顆恆星讓團隊能從外部限制白矮星的年齡，這是以前對已知的結晶白矮星從未做過的事情。
研究發現，該系統的年齡約為73億年，而其中白矮星的年齡約為42億年。研究人員說，這個差異是 31 億年，這表明結晶使白矮星的冷卻速度減慢了大約10億年。
就其本身而言，這種年齡推測並不足以改變白矮星的結晶模型，但這一發現及其與地球的較近距離表明，宇宙中可能存在更多這樣的系統，我們可以利用它們來對這一迷人的過程進行基準測試。
研究人員寫道：「我們認為，這個系統到地球的距離僅為32秒差距，這表明含有結晶白矮星的類似於天狼星的系統可能還很多。因此，未來的發現可能會允許對白矮星結晶模型進行更強有力的測試。」
「我們得出結論，HD 190412系統的發現為理解結晶白矮星開闢了一條新途徑。」 ◇
