团簇增强引力沉降导致的白矮星冷却延迟达数十亿年

当理论冷却模型充分计入白矮星(WD)内部致密等离子体的物理过程时，冷却中的白矮星可给出准确年龄。我们使用 MESA 研究一组大质量和超大质量白矮星(0.9–1.3 $M_\odot$)的冷却模型，此前的模型无法与基于 Gaia DR2 的运动学年龄示踪相符。我们发现，该星族中的白矮星可解释为 C/O 核，在结晶前不久的强液态内部经历了出乎意料的快速 $^{22}$Ne 沉降。我们提出，这种快速沉降是由于在液态 C/O 背景等离子体中形成了 $^{22}$Ne 的固态团簇。我们表明，这些较重的固态团簇比单个 $^{22}$Ne 离子下沉更快，并增强了沉降加热率，足以显著减缓白矮星冷却。包含我们所给出的团簇形成与沉降方案的 MESA 模型在白矮星 Q 支上经历了约 $\approx$4 Gyr 的冷却延迟，缓解了冷却年龄与运动学年龄之间的张力。同一模型随后预言，在较低质量白矮星(0.6–0.8 $M_\odot$)中，与结晶相伴随的冷却延迟达 6 Gyr 或更长。此类延迟与本地 100 pc 白矮星样本和疏散星团 NGC 6791 中白矮星星族的观测相容，且或许为其所需。这些结果推动了针对结晶附近强液态强耦合 C/O/Ne 等离子体混合物物理的新研究，以及通过与观测到的白矮星冷却相比较而进行的检验。