Белые карлики становятся магнитными с возрастом
AstroNews.ru - 24 Сентября 2021 17:14:39
По крайней мере, один из четырех белых карликов (БК) закончит свою жизнь как магнитная звезда, поэтому магнитные поля являются важным компонентом физики белых карликов. Новое понимание магнетизма вырожденных звезд на основе недавнего анализа ограниченной по объему выборки БК предоставило лучшие доказательства того, как частота магнетизма в них коррелирует с возрастом. Это могло бы помочь объяснить происхождение и эволюцию магнитных полей в БК.
Более 90% звезд нашей Галактики заканчивают свою жизнь БК. Хотя у многих есть магнитное поле, до сих пор неизвестно, когда оно появляется на поверхности, развивается ли оно во время фазы охлаждения звезды и, прежде всего, каковы механизмы, которые его генерируют.
Астрономические наблюдения часто подвержены сильным предубеждениям. Поскольку белые карлики - умирающие звезды, они со временем становятся холоднее и, следовательно, слабее и тусклее. Как следствие, наблюдения склоняются к изучению самых ярких БК, горячих и молодых. Есть также более тонкий и противоречивый эффект. Из-за своего вырожденного статуса более массивные БК меньше, чем менее массивные (представьте серию сфер, где меньшие из них более тяжелые). Поскольку меньшие БК также более тусклые, наблюдения, как правило, также отдают предпочтение менее массивным звездам.
Таким образом, наблюдения целей, выбранных в соответствии с их яркостью (например, наблюдение всех белых карликов ярче определенной величины), как правило, сосредоточены на молодых и менее массивных звездах, полностью игнорируя более старые БК.
Другая проблема заключается в том, что большинство наблюдений БК производится с помощью спектроскопических методов, которые чувствительны только к самым сильным магнитным полям, что не позволяет идентифицировать значительную часть магнитных БК. Чувствительность спектрополяриметрии к магнитным полям может быть более чем на два порядка выше, чем у спектроскопии. Спектрополяриметрия показала, что слабые поля, которые невозможно обнаружить с помощью спектроскопических методов, на самом деле довольно распространены в БК.
Для проведения полного спектрополяриметрического исследования астрономы из обсерватории Арма и Университета Западного Онтарио выбрали все БК из каталога Gaia в объеме в пределах 20 парсеков от Солнца. Около двух третей или примерно 100 БК, ранее не наблюдались, и поэтому в литературе о них нет доступных данных. Следовательно, команда наблюдала их с помощью спектрографа и поляриметра ISIS на телескопе Уильяма Гершеля (WHT) вместе с аналогичными инструментами на других телескопах.
Они обнаружили, что магнитные поля редки в начале жизни БК, когда звезда больше не производит энергию внутри и начинает фазу охлаждения. Следовательно, магнитное поле, по-видимому, не является характеристикой БК с момента его «рождения». Чаще всего он либо генерируется, либо выносится на поверхность звезды во время фазы охлаждения БК.
Они также обнаружили, что магнитные поля БК не демонстрируют явных признаков омического распада, что снова указывает на то, что эти поля генерируются во время фазы охлаждения или, по крайней мере, продолжают появляться на поверхности звезды по мере старения БК.
Эта картина полностью отличается от того, что наблюдается, например, у магнитных Ap- и Bp-звезд верхней главной последовательности, где обнаружено, что не только магнитные поля присутствуют, как только звезда достигает главной последовательности нулевого возраста, но также и то, что напряженность поля со временем быстро уменьшается. Поэтому магнетизм в БК кажется совершенно другим явлением, чем магнетизм Ap- и Bp-звезд.
Мало того, что частота магнитного поля увеличивается с возрастом БК, но известно, что частота коррелирует со звездной массой, и что поля появляются чаще после того, как углеродно-кислородное ядро звезды начало кристаллизоваться.
Для сравнения, сила магнитного поля Земли, создаваемого динамо-механизмом, составляет около одного гаусса. Механизм динамо может объяснить поля величиной до 0,1 миллиона Гаусс, но в БК наблюдались поля до нескольких сотен миллионов Гаусс. Кроме того, динамо-механизму необходимо быстрое вращение, что обычно не наблюдается в БК. Чтобы разобраться в этой ситуации, необходимы дальнейшие теоретические и наблюдательные исследования.