當(dāng)我們仰望夜空，星星看上去就像是切割過的珠寶，在天鵝絨般黑暗的夜空中閃閃發(fā)光。而對(duì)于這些星星中的一部分來說， 它們確實(shí)是真的“鉆石”。

當(dāng)某種類型的死星冷卻時(shí)，它會(huì)逐漸變硬并結(jié)晶。白矮星是一種已經(jīng)耗盡了核燃料的恒星，它們的質(zhì)量大約和太陽相當(dāng)，但是體積卻只有地球的幾分之一。白矮星在宇宙中很常見，但是它們的演化過程還有許多未解之謎。其中一個(gè)有趣的現(xiàn)象就是白矮星的結(jié)晶，也就是白矮星內(nèi)部的碳和氧原子停止運(yùn)動(dòng)，形成鍵并排列成晶格結(jié)構(gòu)。這個(gè)過程會(huì)釋放出大量的能量，使得白矮星的冷卻速度變慢。如果結(jié)晶足夠徹底，白矮星就會(huì)變成一顆硬如鉆石的天體。

1992年，科學(xué)家們?cè)诎肴笋R座天區(qū)發(fā)現(xiàn)了一顆距地球50光年、質(zhì)量相當(dāng)于1.1個(gè)太陽的白矮星BPM 37093。觀測(cè)發(fā)現(xiàn)它有脈動(dòng)的振蕩，科學(xué)家由此推測(cè)其內(nèi)部已經(jīng)大部分冷卻結(jié)晶。這顆白矮星主要由碳構(gòu)成，而在地球上碳的結(jié)晶形態(tài)就是鉆石，因此有的科學(xué)家把它比喻成一顆超大型的鉆石。這顆鉆石有多大呢？估計(jì)有5x1029千克，即25億億億億克拉。相比之下，地球上最大的鉆石“非洲之星”只有530克拉?？茖W(xué)家們開玩笑說，就算全世界的富人加在一起也買不起這么大的鉆石。他們根據(jù)“甲殼蟲”樂隊(duì)的一首歌《戴著鉆石的露西在天空中飛翔》 給它起了一個(gè)昵稱：“露西”。

白矮星是一種極為稠密的天體，它的質(zhì)量與太陽相近，但半徑只有太陽的1/100，密度則達(dá)到了驚人的百萬倍太陽密度。白矮星是宇宙中一種相當(dāng)普遍的天體，因?yàn)樵诤阈茄莼淖詈箅A段，大部分的恒星都會(huì)變成白矮星。然而，白矮星背后的奧秘和科學(xué)價(jià)值卻一直是科學(xué)家們關(guān)注的焦點(diǎn)。

最近，一群來自澳大利亞、加拿大和美國的天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一顆正在結(jié)晶的白矮星，它位于距離我們大約104光年的一個(gè)四重星系統(tǒng)中。這個(gè)系統(tǒng)被命名為HD190412，其中包括兩對(duì)雙星。其中一對(duì)雙星是兩顆類太陽恒星，另一對(duì)雙星則是一顆紅矮星和一顆白矮星。這顆白矮星被命名為HD190412C，它的質(zhì)量是0.6倍太陽質(zhì)量，表面溫度是1.1萬開爾文。天文學(xué)家通過觀測(cè)它在赫羅圖上的位置，推斷出它正在經(jīng)歷結(jié)晶過程。

這顆白矮星晶體是否為鉆石尚不得而知， 白矮星的密度約為每立方米100萬公斤，而鉆石的密度約為每立方米3500公斤。密度更高的碳的同素異形體確實(shí)存在；另一方面，太空中也確實(shí)漂浮著大量的鉆石。

這顆白矮星非常特殊，因?yàn)樗堑谝活w被確認(rèn)正在結(jié)晶且總年齡可以被外部限制的白矮星。這意味著我們可以通過比較它和其他恒星在該系統(tǒng)中的年齡差異， 來檢驗(yàn)白矮星結(jié)晶模型的正確性。如果沒有結(jié)晶效應(yīng)，白矮星應(yīng)該比其他恒星更老，因?yàn)樗鼈兪菑母蟾恋暮阈茄莼鴣淼?。但是如果有結(jié)晶效應(yīng)，白矮星會(huì)看起來更年輕，因?yàn)樗鼈兝鋮s得更慢。

天文學(xué)家使用了多種方法來估計(jì)HD190412系統(tǒng)中各個(gè)恒星的年齡。他們發(fā)現(xiàn)，HD190412C看起來比其他恒星年輕了31億年左右。這個(gè)結(jié)果雖然沒有達(dá)到統(tǒng)計(jì)顯著性，但是與最近提出的一個(gè)假設(shè)相符合。這個(gè)假設(shè)認(rèn)為，在白矮星結(jié)晶過程中，氖Ne同位素會(huì)發(fā)生相分離，也就是從液態(tài)核心沉淀到固態(tài)外殼中。這個(gè)過程會(huì)釋放出更多的能量，并增加白矮星冷卻延遲的幅度。

HD190412系統(tǒng)是一個(gè)類似于天狼星的系統(tǒng)，因?yàn)樘炖切且彩且粋€(gè)由一顆類太陽恒星和一顆白矮星組成的雙星系統(tǒng)。但是，天狼星的白矮星還沒有開始結(jié)晶，所以不能用來測(cè)試結(jié)晶模型。而HD190412系統(tǒng)則提供了一個(gè)更好的實(shí)驗(yàn)室，讓我們可以探索白矮星結(jié)晶的奧秘。天文學(xué)家認(rèn)為，類似于HD190412的系統(tǒng)在太陽附近應(yīng)該很常見，未來的發(fā)現(xiàn)可能會(huì)為白矮星結(jié)晶模型提供更強(qiáng)有力的檢驗(yàn)。

宇宙中的一切都必然會(huì)發(fā)生改變。懸掛在天空中的每一顆恒星，都因原子聚變產(chǎn)生的光而閃閃發(fā)亮，總有一天會(huì)耗盡燃燒的燃料， 進(jìn)化成新的東西。對(duì)于絕大多數(shù)恒星（那些質(zhì)量低于太陽8倍的恒星，包括太陽）而言，那將是一顆白矮星。

當(dāng)燃料耗盡時(shí)，恒星的外層物質(zhì)被剝離到周圍的空間中，剩下的核心也不再受到核聚變提供的向外壓力的支持， 將坍縮成一個(gè)超高密度的物體， 大小與地球（ 甚至月球） 相當(dāng)， 但質(zhì)量相當(dāng)于1 . 4個(gè)太陽。

白矮星中的物質(zhì)被高度壓縮，但它會(huì)被一種叫做“ 電子簡(jiǎn)并壓力”的東西阻止進(jìn)一步的坍縮。沒有兩個(gè)電子可以占據(jù)相同的狀態(tài)，這使得白矮星不會(huì)變得更稠密，就像在中子星或黑洞中看到的那樣。

白矮星很昏暗， 但它們?nèi)匀簧l(fā)著余熱。隨著時(shí)間的推移，它們會(huì)變冷，當(dāng)它們失去所有的熱量， 變成一團(tuán)冰冷的結(jié)晶碳時(shí)， 就會(huì)進(jìn)化成一種叫做“ 黑矮星” 的東西。

計(jì)算表明，這個(gè)過程需要很長(zhǎng)很長(zhǎng)的時(shí)間， 大約會(huì)是萬億年。鑒于宇宙只有大約138億年的歷史，所以，我們并不能指望能找到一個(gè)這樣的東西。

最后，研究人員認(rèn)為，這個(gè)系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)距離只有32秒差距，這表明類似天狼星的系統(tǒng)中可能有很多結(jié)晶白矮星。因此，未來的發(fā)現(xiàn)可能會(huì)允許對(duì)白矮星結(jié)晶模型進(jìn)行更有力的測(cè)試。他們的結(jié)論是，HD190412系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)為理解白矮星的結(jié)晶開辟了一條新的途徑。