Detectan por primera vez una «estrella de cristal»

Numerosas observaciones anteriores ya habían revelado que un tipo concreto de « cadáveres estelares », las enanas blancas , poseen núcleos muy ricos en oxígeno y carbono, debido a una transición de fase muy similar a la del agua que se convierte en hielo, aunque a temperaturas mucho más altas.

Una enana blanca es lo que queda de una estrella similar al Sol cuando ha agotado todo su combustible nuclear . Se calcula que más del 95% de las estrellas conocidas , nuestro Sol entre ellas, pasarán por esta fase de evolución estelar . Las enanas blancas están entre los objetos estelares más antiguos de todo el Universo , y resultan increíblemente útiles para los astrónomos, ya que su predecible ciclo de vida permite utilizarlas como auténticos « relojes cósmicos » a partir de los que estimar la edad de los grupos de estrellas vecinas con un alto grado de precisión.

Una enana blanca es, pues, el denso núcleo superviviente de una estrella gigante roja (otra de las fases por las que pasan las estrellas como el Sol) después de su muerte, una especie de « rescoldo estelar » que se va enfriando poco a poco a lo largo de miles de millones de años.

Para su trabajo, los investigadores seleccionaron 15.000 candidatas a ser enanas blancas a distancias de hasta 300 años luz de la Tierra. La selección se llevó a cabo a partir de los datos y observaciones del satélite europeo Gaia y de las estrellas elegidas se analizaron todos los datos de color y luminosidad disponibles.

De esta forma, Tremblay y su equipo se dieron cuenta de que había una acumulación excesiva de estrellas con colores y luminosidad específicos que no correspondían a una única masa o edad cuando se comparaban con los modelos evolutivos de estrellas. Lo cual significaba que esas estrellas habían encontrado un modo de ralentizar su proceso de enfriamiento y, por lo tanto, su envejecimiento. Los científicos estimaron que, en algunos de los casos estudiados, las estrellas habían disminuido su envejecimiento hasta en 2.000 millones de años , el 15% de la edad de nuestra galaxia.

En palabras de Tremblay, «se trata de la primera evidencia directa de que las enanas blancas cristalizan, pasando del estado gaseoso o líquido al sólido. Hace cincuenta años se predijo que deberíamos ser capaces de observar un aumento en el número de enanas blancas en ciertos valores de luminosidad y color debido a la cristalización. Pero solo ahora hemos conseguido observar eso».

«Todas las enanas blancas -prosigue el investigador- cristalizarán en algún momento de su evolución, aunque las enanas blancas más masivas pasan antes por ese proceso. Lo cual significa que miles de millones de enanas blancas de nuestra galaxia ya han completado el proceso y son, esencialmente, esferas de cristal en el cielo. El Sol mismo se convertirá en una enana blanca cristalina en unos 10.000 millones de años».

La cristalización es el proceso mediante el cual un gas o un líquido pasa a tener un estado sólido, con sus átomos formando una estructura ordenada. Bajo las presiones extremas que se dan en los núcleos de las enanas blancas, los átomos se «empaquetan» con tal densidad que sus electrones se vuelven libres , formando una suerte de «gas de electrones» gobernado por la física cuántica, y una serie de núcleos cargados positivamente y en forma de fluido. Cuando el núcleo se enfría hasta unos 10 millones de grados, se ha liberado ya suficiente energía para que el fluido comience a solidificarse, formando un núcleo metálico en su corazón con un manto en carbono cristalizado.

«Para explicar las observaciones -explica Tremblay- no solo tenemos evidencia de la liberación de calor al solidificarse, sino también de una cantidad de energía considerablemente mayor. Creemos que esto se debe a que el oxígeno cristaliza primero y luego se hunde hasta el núcleo de la estrella, en un proceso similar a la sedimentación en el lecho de un río en la Tierra. Esto empujará el carbono hacia arriba, y esa separación liberará energía gravitacional».

«Hemos dado un gran paso adelante para obtener edades precisas para estas enanas blancas más frías -concluye el astrónomo- y por lo tanto también para las estrellas más viejas de la Vía Láctea. Gran parte del mérito de este descubrimiento se debe a las observaciones de Gaia. Gracias a las mediciones precisas de las que es capaz, hemos logrado entender el interior de las enenas blancas de una forma que nunca habríamos esperado. Antes de Gaia teníamos entre 100 y 200 enanas blancas con distancias y luminosidades precisas, y ahora tenemos 200.000. Y esta clase de experimentos, con materia ultra densa, son algo que, sencillamente, no se puede hacer en la Tierra».