En el universo no solo podemos encontrar objetos celestes de todos los tamaños: estrellas, planetas, etc. También es posible descubrir diamantes colosales como el llamado “diamante cósmico” formado por una estrella enana blanca y que es más grande que la Luna.

Aunque para nosotros, las estrellas pueden parecer joyas talladas, que brillan fríamente contra la oscuridad aterciopelada del cielo nocturno. Y en el caso de algunas de ellas, puede que sea cierto.

Al enfriarse, cierto tipo de estrellas muertas se endurecen y cristalizan gradualmente. Los astrónomos han encontrado una en nuestro patio trasero cósmico, una enana blanca compuesta principalmente de carbono y oxígeno metálico a sólo 104 años luz de distancia, cuyo perfil de temperatura-masa sugiere que el centro de la estrella se está transformando en un denso y duro “diamante cósmico” compuesto de carbono y oxígeno cristalizados

El descubrimiento se detalla en un artículo aceptado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society y disponible en el sitio web de preimpresiones arXiv.

Un equipo internacional de astrónomos dirigidos por Alexander Venner, de la University of Southern Queensland, en Australia, escribieron en su investigación:

“En este trabajo presentamos el descubrimiento de un nuevo sistema cuádruple similar a Sirio a 32 pársecs de distancia, compuesto por una enana blanca cristalizante compañera de la triple HD 190412, conocida anteriormente.

En virtud de su asociación con estas compañeras de secuencia principal, ésta es la primera enana blanca cristalizante cuya edad total puede ser restringida externamente, un hecho que aprovechamos para intentar medir empíricamente un retraso en el enfriamiento causado por la cristalización del núcleo en la enana blanca”.

De enana blanca a diamante cósmico

Todas las cosas en el Universo deben cambiar. Cada estrella que cuelga en el firmamento, brillando intensamente con la luz generada por la fusión atómica, un día se quedará sin combustible para sus fuegos y evolucionará hacia algo nuevo.

Para la inmensa mayoría de las estrellas -las que tienen una masa inferior a unas ocho veces la del Sol, e incluido éste- ese algo es una estrella enana blanca.

Representación artística de una estrella enana blanca. Crédito de imagen: depositphotos.com

Cuando el combustible se agota, el material exterior de la estrella se desprende hacia el espacio circundante y el núcleo restante, que ya no se sostiene gracias a la presión ejercida por la fusión, se colapsa hasta convertirse en un objeto ultradenso, del tamaño de la Tierra (¡o de la Luna!), pero con una masa equivalente a 1.4 soles.

La materia de las enanas blancas está muy comprimida, pero la presión de degeneración de los electrones impide que colapse aún más. No hay dos electrones que puedan ocupar estados idénticos, lo que impide que la enana blanca se vuelva aún más densa, como ocurre en una estrella de neutrones o en un agujero negro.

Las estrellas enanas blancas son tenues, pero siguen brillando con calor residual. Con el tiempo, se enfrían y se espera que evolucionen hasta convertirse en algo llamado estrella enana negra, cuando pierden todo su calor y se convierten en un trozo frío de carbono cristalizado.

Los cálculos sugieren que este proceso lleva mucho tiempo, alrededor de un cuatrillón de años (es decir, un millón de millones de años); como el Universo sólo tiene unos 13.800 millones de años, no esperamos encontrar una pronto.

Lo que sí podemos hacer es identificar los signos de cristalización que comienzan en los núcleos de las enanas blancas que vemos a nuestro alrededor.

¿Cómo ocurre la cristalización en una estrella?

Durante la cristalización, los átomos de carbono y oxígeno del interior de la enana blanca dejan de moverse libremente y forman enlaces, organizándose en una red cristalina. Durante este proceso se libera energía, que se disipa en forma de calor.

Esto produce una especie de meseta o ralentización en el enfriamiento de las estrellas enanas blancas, que puede observarse en el color y el brillo de la estrella, haciéndola parecer más joven de lo que es en realidad.

Para calibrar con exactitud el brillo de una estrella, es necesario saber con precisión a qué distancia se encuentra, algo que ha sido mucho más posible en los últimos años gracias a la cartografía estelar de alta precisión realizada por la misión Gaia.

Venner y sus colegas utilizaron los datos de Gaia para buscar sistemas estelares múltiples, identificando estrellas cuya asociación con otras pudiera no estar clara.

Y descubrieron que una estrella enana blanca recientemente descubierta (recordemos que estas cosas son muy tenues) estaba gravitacionalmente ligada a lo que se pensaba que era un sistema de tres estrellas, llamado HD 190412.

El descubrimiento de la enana blanca, ahora llamada HD 190412 C, convirtió el triplete en cuádruple, pero había algo más. Sus propiedades sugieren que está experimentando el proceso de cristalización.

Aunque está oculta dentro del núcleo de una enana blanca, una vista en corte de la estrella de diamante mostraría un gran brillo. Crédito de imagen: Travis Metcalfe, Christine Pulliam, and Ruth Bazinet, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Un objeto espacial muy denso

Se desconoce si ese cristal de enana blanca es o no diamante; la densidad de las enanas blancas es superior a alrededor de 1 millón de kilogramos por metro cúbico, mientras que la densidad del diamante es de unos 3.500 kilogramos por metro cúbico. Existen alótropos de carbono más densos; por otra parte, hay mucho diamante flotando por ahí en el espacio.

Las otras tres estrellas del sistema permitieron al equipo restringir externamente la edad de la enana blanca, algo que no se había hecho antes con una enana blanca en cristalización conocida.

La edad del sistema es de unos 7.300 millones de años. La edad de la enana blanca parece ser de unos 4.200 millones de años. La discrepancia es de 3.100 millones de años, lo que sugiere que la velocidad de cristalización ha ralentizado el ritmo de enfriamiento de la enana blanca en aproximadamente 1.000 millones de años, afirman los investigadores.

En sí misma, la datación no es suficiente para alterar nuestros modelos de cristalización de las enanas blancas, pero el descubrimiento y su proximidad a la Tierra sugieren que podría haber muchos más sistemas de este tipo por ahí que podemos explotar para evaluar este fascinante proceso.

Los investigadores escribieron:

“Proponemos que el descubrimiento de este sistema a sólo 32 pársecs sugiere que es probable que haya numerosos sistemas similares a Sirio que contengan enanas blancas cristalizándose. Por tanto, futuros descubrimientos podrían permitir pruebas más contundentes de los modelos de cristalización de enanas blancas.

Concluimos que el descubrimiento del sistema HD 190412 ha abierto una nueva vía para comprender la cristalización de las enanas blancas”.

Los hallazgos de la investigación han sido aprobados para su publicación en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, y está disponible en arXiv.org.

[H/T: scialert]

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