Белые карлики становятся магнитными по мере взросления

Новое понимание магнетизма стареющих звезд из недавнего анализа ограниченной по объему выборки белых карликов предоставило лучшие доказательства, как частота магнетизма в белых карликах коррелирует с возрастом. Это поможет объяснить происхождение и эволюцию магнитных полей у белых карликов.

Более 90% звезд нашей Галактики заканчивают свою жизнь белыми карликами. Хотя у многих есть магнитное поле, до сих пор неизвестно, когда оно появляется, развивается ли оно во время фазы охлаждения и каковы механизмы, которые его генерируют.

Астрономические наблюдения часто подвержены сильным предубеждениям. Поскольку белые карлики (БК) - умирающие звезды, они со временем становятся все холоднее 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 белые карлики меньше, чем не такие тяжелые. Поскольку меньшие белые карлики также более тусклые, наблюдения отдают предпочтение менее массивным звездам.

Таким образом, наблюдения целей, выбранных в соответствии с их яркостью (например, наблюдение всех белых карликов ярче определенной величины) сосредоточены на молодых и менее массивных звездах, полностью игнорируя более старые белые карлики.

Другая проблема заключается в том, что большинство наблюдений белых карликов производится с помощью спектроскопических методов, которые чувствительны только к самым сильным магнитным полям, что не позволяет идентифицировать значительную часть магнитных белых карликов. 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 у белых карликов.

Для проведения полного спектрополяриметрического обзора астрономы из обсерватории Арма и Университета Западного Онтарио выбрали все белые карлики 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 не является характеристикой белого карлика с момента его «рождения». Чаще всего оно либо генерируется, либо выносится на поверхность звезды во время фазы охлаждения белого карлика.

Они 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 карлика.

Эта картина полностью отличается от того, что наблюдается, например, у магнитных Ap- и Bp-звёзд верхней части 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 белых карликах кажется совершенно другим явлением, чем магнетизм Ap- и Bp-звёзд.

Мало того, что частота магнитного поля увеличивается с возрастом белых карликов, 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 наблюдаемых, 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 белых карликах 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.