211service.com
Ny partikel født inde i heliumhvide dværgstjerner, siger fysikere
Hvide dværgstjerner er glødende gløder, resterne af små stjerner, der er løbet tør for brændstof til at brænde. De fleste hvide dværge er varme kulklumper, der gradvist udstråler deres varme ud i rummet. Men nogle få er lavet af helium, og det er disse, vi ser på i dag.
Fordi de ikke selv genererer varme, vil hvide dværge med tiden blive så kolde, at de burde holde op med at udsende betydelige mængder varme og lys. Men denne afkølingsproces tager evigheder, langt længere endda end universets alder, så der menes endnu ikke at eksistere nogen såkaldte sorte dværge.
Den præcise hastighed, hvormed hvide dværge afkøles, afhænger af deres indre struktur. Det er ret godt forstået for almindelige vaniljehvide dværge. Men helium-smagen rummer nogle overraskelser.
Den konventionelle opfattelse er, at helium under højt tryk danner et plasma af kerner i et hav af elektroner. Når trykket stiger, bliver kernerne ordnet og danner en krystal. Denne heliumkrystals egenskaber bestemmer, hvor hurtigt stjernen afkøles.
For nylig har astrofysikere dog påpeget, at helium også kan danne et Bose-Einstein-kondensat. Spørgsmålet, som Paulo Bedaque ved University of Maryland i College Park og et par venner undersøger, er, hvordan tilstedeværelsen af et sådant kondensat kan påvirke stjernens egenskaber.
Det viser sig, at heliumkondensater har en ekstraordinær rig adfærd, hvor der kan dannes forskellige slags kvasipartikler. Disse kvasipartikler er i det væsentlige kvantificerede excitationer i kondensatet og er blevet grundigt undersøgt for almindelige kondensater.
Fordi disse kvasipartikler transporterer energi gennem og ud af et kondensat, reducerer de dets specifikke varme.
Hvad Bedaque og co har fundet, er en helt ny kvasipartikel, der dukker op i heliumhvide dværge på grund af de ekstra begrænsninger for kondensatets opførsel i midten af et så tæt objekt.
Denne kvasipartikel, siger de, reducerer den specifikke varme i den hvide dværgkerne med to størrelsesordener sammenlignet med en krystallinsk kerne.
Konsekvenserne er ikke svære at overskue. Den lavere specifikke varme betyder, at heliumhvide dværge burde afkøles væsentligt hurtigere end tidligere antaget. Faktisk foreslår Bedaque og co, at denne hurtigere afkøling burde kunne spores.
Som det viser sig, er der en kendt anomali i temperaturen på heliumhvide dværge. For et par år siden fandt astronomer en gruppe heliumhvide dværge i en kuglehob et par tusinde lysår herfra.
Plot temperaturen og størrelsen af hvide dværge, og astronomer finder normalt ud af, at sekvensen af stjerner bliver køligere og mindre lyse, indtil de ikke længere er synlige for det teleskop, de bruger.
Men med disse heliumhvide dværge så astronomerne noget andet: sekvensen endte et godt stykke over størrelsesgrænsen for observationerne (som blev lavet med Hubble). Af en eller anden grund er de mørkeste, sejeste, ældste stjerner ikke, hvor de skulle være
Ingen ved hvorfor, men den nye kvasipartikel og den afkøling, den forårsager, rejser en mulighed. Måske gennemgår heliumhvide dværge en form for indre overgang, når de bliver ældre, der får dem til pludselig at afkøle meget hurtigere end forventet. Det er derfor, de ældste sejeste stjerner ikke følger det sædvanlige afkølingsmønster.
For øjeblikket er det kun et gæt. Bedaque og co siger, at meget mere modellering er nødvendig for fuldt ud at forstå, hvordan alt dette kan fungere. Flere data om ægte heliumhvide dværge ville også hjælpe.
Det ser ud som et par interessante måneder forude for disse fyre.
Ref: arxiv.org/abs/1111.1343 : Nukleart kondensat og heliumhvide dværge