Tonnen von Sternen sind tatsächlich feste „Kristallkugeln“, die im Weltraum hängen

Die meisten von uns kennen Jane Taylors Kinderreim „Twinkle, Twinkle, Little Star“, in dem die dichten Kugeln aus brennendem Wasserstoff, die das Universum verunreinigen, mit „Diamanten am Himmel“ verglichen werden. Nach neuen Forschungsergebnissen kann Taylors charmante Metapher durchaus wörtlich genommen werden.

Wie in einem am Mittwoch in „Nature“ veröffentlichten Artikel ausführlich dargelegt, erhielten Astronomen der Universität Warwick im Vereinigten Königreich den ersten direkten Beweis dafür, dass sich der Kern eines Sterns in einen Kristall aus festem Sauerstoff und Kohlenstoff verwandelt. Darüber hinaus deuten die Untersuchungen darauf hin, dass der Himmel voller Sterne ist, die eine Kristallisation durchlaufen oder abgeschlossen haben, und dass sich auch unsere eigene Sonne eines Tages in einen Kristall verwandeln wird.

Tatsächlich hat der Physiker Pier-Emmanuel Tremblay von der University of Warwick es in einer Erklärung so ausgedrückt: „Milliarden Weißer Zwerge in unserer Galaxie haben den Prozess bereits abgeschlossen und sind im Wesentlichen Kristallkugeln am Himmel.“

Weiße Zwerge sind die ultraheißen und dichten Kerne mittelgroßer Sterne, die übrig bleiben, nachdem ihr Kernbrennstoff erschöpft ist und ihre äußeren Schichten als Gaswolken, sogenannte Nebel, abgeworfen werden. Nachdem sie ihre äußeren Schichten abgeworfen haben, beginnen die Weißen Zwerge – zu diesem Zeitpunkt nicht viel größer als die Erde – einen Abkühlungsprozess, der Milliarden von Jahren andauern kann.

Der vermutlich vorhersehbare Abkühlungsprozess von Weißen Zwergen ermöglichte es Astronomen, ihre Temperatur zu messen und sie als eine Art kosmische Uhr zu nutzen, um das Alter anderer nahegelegener Himmelsobjekte zu bestimmen. Doch den Warwick-Astronomen zufolge würde die Verfestigung des Zentrums der Weißen Zwerge zu Kristallen den Abkühlungsprozess drastisch verlangsamen. Das bedeutet, dass viele Weiße Zwerge möglicherweise Milliarden Jahre älter sind als bisher berechnet.

Die Theorie, dass sich Kerne von Weißen Zwergen in einen festen Kristall verwandeln, wurde erstmals vor über 50 Jahren aufgestellt, doch erst vor kurzem verfügten Astronomen über die Daten, die sie zur Bestätigung dieser Vorhersage benötigten. Diese Daten wurden vom Gaia-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation bereitgestellt, der 2013 für eine jahrzehntelange Mission gestartet wurde, um die Bewegung von Sternen mit beispielloser Genauigkeit zu messen.

„Vor Gaia hatten wir 100 bis 200 Weiße Zwerge mit genauen Entfernungen und Leuchtstärken“, sagte Tremblay in einer Erklärung. „Jetzt haben wir 200.000.“

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Tremblay und seine Kollegen nutzten Daten von Gaia, um 15.000 potenzielle Weiße Zwerge im Umkreis von 300 Lichtjahren um die Erde auszuwählen. Nach der Analyse der Helligkeit und des Farbspektrums dieser Sterne stellten sie fest, dass es übermäßig viele Weiße Zwerge gab, deren Eigenschaften denen entsprachen, die für Weiße Zwerge vorhergesagt wurden, die vor einem halben Jahrhundert eine Kristallisation durchliefen.

„Dies ist der erste direkte Beweis dafür, dass Weiße Zwerge kristallisieren oder von flüssig in fest übergehen“, sagte Tremblay in einer Erklärung.

„Wir haben nicht nur Hinweise auf eine Wärmefreisetzung bei der Erstarrung, sondern es ist auch wesentlich mehr Energiefreisetzung erforderlich, um die Beobachtungen zu erklären“, fügte Tremblay hinzu. „Wir glauben, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass der Sauerstoff zuerst kristallisiert und dann zum Kern absinkt, ein Prozess, der der Sedimentation auf einem Flussbett auf der Erde ähnelt. Dadurch wird der Kohlenstoff nach oben gedrückt und durch die Trennung wird Gravitationsenergie freigesetzt.“

Obwohl alle Weißen Zwerge irgendwann kristallisieren, sagte Tremblay, dass die massereicheren Weißen Zwerge den Prozess früher durchlaufen. Laut Tremblay und seinen Kollegen wird unsere eigene Sonne in etwa 10 Milliarden Jahren beginnen, sich zu kristallisieren, aber es besteht kein Grund für die Menschen, sich Sorgen zu machen, von unserem eigenen Weltraumkristall geblendet zu werden. Die Erde wird durch die Explosion der Sonne zerstört, lange bevor sie zu kristallisieren beginnt.

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