白色矮星が巨大な「ダイヤモンド」に変化している

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天文学者たちは、地球からわずか104光年離れたところで、結晶化の過程にある、主に炭素と酸素でできた白色矮星を発見した。

白色矮星の核がダイヤモンドへと結晶化する様子をシミュレーションで再現。写真：ハーバード・スミソニアン天体物理学センター — 白色矮星の核がダイヤモンドへと結晶化する様子をシミュレーションで再現。写真：*ハーバード・スミソニアン天体物理学センター*

この恒星の温度と質量は、その中心核が固体の宇宙ダイヤモンドへと変化しつつあることを示唆している。研究結果は王立天文学会月報に掲載され、arXivデータベースで閲覧可能になると、サイエンスアラートは6月11日に報じた。

白色矮星内の物質は圧縮されていますが、電子縮退圧力のため、中心核に崩壊することはありません。非常に暗いにもかかわらず、残留熱で輝いています。時間の経過とともに冷え、熱をすべて失って結晶状の炭素に変化し、黒色矮星へと進化します。推定によると、このプロセスは約1000兆年と非常に長く、宇宙の年齢はわずか138億年です。そのため、科学者たちは結晶化の兆候が白色矮星の中心核で始まっているとしか判断できません。

結晶化の過程では、白色矮星内部の炭素原子と酸素原子は自由な動きを止め、結合を形成して結晶格子を形成します。この過程で放出されるエネルギーは熱として散逸し、白色矮星の冷却を遅らせます。そのため、白色矮星は実際よりも「若く」見えるのです。

オーストラリア、サザンクイーンズランド大学のアレクサンダー・ヴェナー氏率いる国際天文学者チームは、ガイア観測衛星のデータを用いて多重星系を探索し、HD 190412と呼ばれる三重星系の重力の影響下にある白色矮星を発見しました。HD 190412系は190412 Cと改名され、四重星系となりました。この白色矮星の特徴は、結晶化が進行していることを示唆しています。この星の密度は100万kg/m³を超え、ダイヤモンドの密度は3,500kg/m³です。

研究チームは、この恒星系内の他の3つの恒星の観測から、白色矮星の年齢を決定しました。恒星系は約73億歳、白色矮星は42億歳です。31億年の年齢差は、結晶化の速度によって白色矮星の冷却が10億年遅れたことを示唆しています。地球に近いことから、宇宙にはこのような恒星系が多数存在する可能性が示唆されます。

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