天体のスキャンにより、宇宙には結晶化した星の残骸が散在していることが明らかになりました。そして私たちの太陽も、同じような運命を辿ると予想されています。そう、水晶玉に変わるのです。
超新星爆発で寿命を終えることができなかった小さな星は、やがて白色矮星へと変化します。これらの燃え尽きた星は、電子と炭素イオン、酸素イオンからなるガスの塊へと縮小していきます。星が収縮するにつれて、イオンは互いに押しつぶされ、最終的にはその場に固まり、整然とした結晶格子構造を形成します。私たちの太陽も同じように、約100億年後に宝石のように結晶化し、その寿命を終えると予想されています。
この結晶化プロセスは、約50年前、アメリカのロチェスター大学の理論天体物理学教授であるヒュー・ヴァン・ホーン氏によって初めて予測されました。そして今、研究チームは欧州宇宙機関（ESA）のガイア探査機が収集したデータを詳細に解析することで、ついにこれらの恒星残骸を観測しました。その成果は今週、ネイチャー誌に掲載されました。
ガイアは、科学者たちが銀河系の3D地図を作成するのを支援してきました。ガイアは、近隣の恒星の位置を正確に特定し、その特性を詳細に研究します。
「これまで、白色矮星の距離が分かっていたのは数百個程度で、その多くは年齢が同じ集団の中にあった」と、研究の筆頭著者でウォーリック大学の助教授、ピア・エマニュエル・トランブレイ氏は語る。
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「ガイアのおかげで、私たちは天の川銀河の外側の円盤にある、初期質量からあらゆる年齢までの範囲にわたる、数十万個の白色矮星までの距離、明るさ、色を知ることができるようになりました。」
研究者たちは、なんと15,109個の白色矮星を分析し、その明るさと色を地図上に描き、突出した奇妙なデータポイントの集まりを発見した。
「私たちは、進化の過程では互いに関連していなかった、特定の色と明るさを持つ白色矮星の集積を観測しました」とトレンブレイ氏は述べた。「これは特定の白色矮星の集団ではなく、50年前に予測されていた冷却と結晶化の影響であることに気づきました。」
白色矮星が1000万度まで冷えると結晶化が始まり、大きな星は小さな星よりも速く結晶化する。その過程でエネルギーが放出されると、トレンブレイ氏は説明した。
「これは、酸素がまず結晶化し、その後核へと沈んでいくためだと考えています。これは地球の川底の堆積作用に似ています。この過程で炭素が上方に押し上げられ、その分離によって重力エネルギーが解放されます。」®
