Белые карлики становятся магнитными по мере взросления

По крайней мере, один из четырех белых карликов (БК) закончит свою жизнь как магнитная звезда, и поэтому магнитные поля являются важным компонентом физики БК. Новое понимание магнетизма вырожденных звезд из недавнего анализа ограниченной по объему выборки БК предоставило лучшие доказательства того, как частота магнетизма в БК коррелирует с возрастом. Это могло бы помочь объяснить происхождение и эволюцию магнитных полей в белых карликах.

Более 90% звезд нашей Галактики заканчивают свою жизнь как белые карлики. Хотя у многих есть магнитное поле, до сих пор неизвестно, когда оно появляется на поверхности, развивается ли оно во время фазы охлаждения БК и, прежде всего, каковы механизмы, которые его генерируют.

Астрономические наблюдения часто подвержены сильным предубеждениям. Поскольку БК — умирающие звезды, они со временем становятся все холоднее и, следовательно, слабее и слабее. Как следствие, наблюдения склоняются к изучению самых ярких белых карликов, 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 белых карликах.

Для проведения полного спектрополяриметрического обзора 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 этого образца, или примерно 100 БК, ранее не наблюдались, и поэтому в литературе 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 оно либо генерируется, либо выносится на поверхность звезды во время фазы охлаждения БК.

 Смотрите также: Обнаружен самый старый белый карлик

Ученые также обнаружили, что магнитные поля БК не проявляют 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 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. Таким образом, магнетизм в БК кажется совершенно другим явлением, чем магнетизм Ap- и Bp-звезд.

Мало того, что частота магнитного поля увеличивается с возрастом БК, но также известно, что частота коррелирует с массой звезды, и что поля появляются чаще после того, как углеродно-кислородное ядро ​​звезды начало кристаллизоваться. Механизм динамо может объяснить самые слабые поля среди тех, что наблюдаются в БК, и недавняя работа предполагает, что тот же механизм может быть способен создавать поля более сильные, чем первоначально предсказывалось.

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 белых карликах. Чтобы разобраться в этой ситуации, необходимы дальнейшие теоретические и наблюдательные исследования.

Исследование было опубликовано на arxiv.org