Pallomainen klusteri M13. (Sid Leach/Adam Block/Mount Lemmon SkyCenter/Wikimedia Commons) 
Luulimme, että meillä oli kaikki selvitetty. Kun tietyn massan tähti lakkaa ydinfuusio , kuolee ja muuttuu valkoiseksi kääpiöksi. Sen kiiltoon jää vain jäännöslämpö. Lopulta se jäähtyy pimeyteen jättäen kylmän, kuolleen kristallin, joka tunnetaan nimellä amusta kääpiö.
Emme usko, että maailmankaikkeus on tarpeeksi vanha, jotta tällainen prosessi olisi vielä täysin valmis, joten emme ole voineet vahvistaa sitä. Nyt näyttää siltä, että saatoimme olla väärässä: tähtitieteilijät ovat löytäneet todisteita valkoisesta kääpiötähdestä, jossa vety palaa edelleen vakaasti - vaikkakin pinnalla, ei ytimessä.
Tämä viittaa siihen, että nämä tähtien jäännösytimet saattavat vanheta ja kuolla jopa hitaammin kuin luulimme, mikä viivästyttää niiden lopullista kuolemaa polttamalla niiden vetypitoiset ulkovaipat.
'Olemme löytäneet ensimmäiset havainnot siitä, että valkoiset kääpiöt voivat edelleen käydä läpi vakaata lämpöydinaktiivisuutta.' sanoi tähtitieteilijä Jianxing Chen Alma Mater Studiorum Università di Bolognassa ja Italian kansallisessa astrofysiikan instituutissa Italiassa.
'Tämä oli melkoinen yllätys, koska se on ristiriidassa sen kanssa, mitä yleisesti uskotaan.'
Valkoiset kääpiöt ovat pienimassaisten tähtien myöhäistä kehitysvaihetta, joiden massa on jopa kahdeksan kertaa Auringon massa. Kun nämä tähdet päättävät pääsekvenssin elinkaarensa eivätkä enää pysty sulattamaan vetyä ytimeissään, ne työntävät ulos ulkomateriaalinsa.
Jäljelle jäänyt ydin, jota fuusion ulospäin suuntautuva paine ei enää tue, romahtaa ultratiheäksi esineeksi. Tämä on valkoinen kääpiö, ja sen enimmäismassa on noin1,4 kertaa Auringon massa.
Nämä valkoiset kääpiöt ovat erittäin kuumia. Universumi on noin 13,8 miljardia vuotta vanha; mallinnuksen mukaan se kestää paljon pidempään kuin tämä jotta valkoinen kääpiö jäähtyy kokonaan. Mutta olemme syvästi kiinnostuneita tästä prosessista. Tähtitieteilijät ennustavat sen suunnilleen 97 prosenttia kaikista maailmankaikkeuden tähdistä,mukaan lukien aurinko, lopettavat elämänsä tällä tavalla. Valkoisten kääpiöiden kehittymisen tietäminen voi auttaa ennustamaanuniversumin loppu.
Tähtitieteilijät ovat laskeneet, kuinka nopeasti valkoisten kääpiötähtien tulisi jäähtyä, mikä tarkoittaa, että jos tiedämme valkoisen kääpiön massan ja lämpötilan, meidän pitäisi pystyä selvittämään, kuinka vanha se on. Tätä voidaan käyttää työkaluna sellaisten tähtijoukkojen iän arvioimiseen, joissa valkoisten kääpiöiden populaatioita löytyy.
Voimme myös tarkkailla useita klustereita tarkastellaksemme valkoisten kääpiöiden eri evoluutiovaiheita ja vertailla niitä. Tätä Chen ja hänen tiiminsä tekivät käyttämällä Hubble-avaruusteleskoopin laajakenttäkameraa 3 tutkiakseen valkoisia kääpiöitä kahdessa tähtijoukossa, nimeltään M3 ja M13.
Nämä kaksi klusteria ovat mielenkiintoisia, koska niissä olevilla tähdillä on samanlainen metallisuus - se on heliumia raskaampien alkuaineiden runsaus. Tällaisia alkuaineita ei ollut runsaasti universumissa ennen kuin muutama sukupolvi tähtiä oli tullut ja mennyt, fuusioiden elementtejä ytimeissään ja vapauttaen nämä elementit maailmankaikkeuteen, kun tähdet kuolivat ja heittivät ne ulos avaruuteen. Tämä tarkoittaa, että näiden alkuaineiden runsaudesta voidaan määrittää suunnilleen kuinka vanhoja tähdet ovat.
M3:n ja M13:n tähdet ovat evoluutiovaiheessa, joka tunnetaan nimellä Horizontal Branch. Tämä tapahtuu juuri sen jälkeen, kun aurinkomassatähden vety on loppunut sulautuakseen ytimeensä. Se on läpäissyt punaisen jättiläisen vaiheen, jossa se irrottaa ulkokuorensa ja sulattaa nyt heliumia.
Kahden tähtijoukon samankaltaiset metallisuudet tarkoittavat, että tähtien pitäisi olla suunnilleen samanikäisiä – mutta jotkut M13:n tähdistä palavat kuumemmin kuin M3:n tähdet, mikä viittaa siihen, että ne saattavat jäähtyä eri tavalla.
Lähes ultraviolettisäteilyn havainnoilla tutkijat tarkastelivat lähemmin yli 700 valkoista kääpiötä kahdessa klusterissa nähdäkseen, mitä eroa sillä voisi olla.
Valkoiset kääpiöt M3:ssa olivat melko tasoisia kurssille – juuri sitä, mitä odotimme näkevämme viilentävissä ultratiheissä tähtiytimissä. M13:n valkoisia kääpiöitä oli kuitenkin kahta makua: normaalia ja sellaisia, jotka olivat säilyttäneet vetypitoisen vaipan.
Tähtien evoluution tietokonesimulaatiot osoittivat, että nämä tähdet – jotka käsittävät noin 70 prosenttia M13:n tähdistä – polttavat vetyä ulkovaipassaan. Tämä pitää ne kuumempina pidempään, mikä tarkoittaa viime kädessä niiden vanhenemista eri tahtia kuin valkoiset kääpiöt, jotka loistavat vain jäännöslämmöllä.
Tämä on valtava juttu, koska se tarkoittaa, että valkoisten kääpiöiden ikäarviomme voivat poiketa jopa miljardilla vuodella, jos ne ovat tätä vetyä polttavaa lajiketta.
Ja lisätäkseni töihin toisen jakoavaimen, vuonna 2019 tähtitieteilijät löysivät toisenlaisen valkoisen kääpiön palavan epätavallisen kuumana – tarpeeksi viivästyttämään jäähtymistä 8 miljardilla vuodella. Tämä onvielä selittämättä, mutta yhdessä uusien löydösten kanssa se viittaa siihen, että ehkä emme täysin ymmärrä tätä tähtien elämänvaihetta niin hyvin kuin luulimme.
'Löytömme haastaa valkoisten kääpiöiden määritelmän, kun pohdimme uutta näkökulmaa tapaan, jolla tähdet vanhenevat.' sanoi tähtitieteilijä Francesco Ferraro Bolognan yliopiston Alma Mater -studiosta ja Italian kansallisesta astrofysiikan instituutista.
'Tutkimme nyt muita M13:n kaltaisia klustereita rajoittaaksemme entisestään olosuhteita, jotka ajavat tähdet säilyttämään ohuen vetyverhon, jonka ansiosta ne ikääntyvät hitaasti.'
Tutkimus on julkaistu v Luonnon tähtitiede .