|
Доказательства существования магнетизма в звездах
|
|
|
|
Впервые новые теоретические модели, опубликованные в журнале Astronomy & Astrophysics, связывают магнетизм на поверхности остатков давно умерших звезд (белых карликов) с недавними свидетельствами магнетизма в ядрах их умирающих предков (красных гигантов). Команда ученых, возглавляемая астрофизиками из Института науки и технологий Австрии (ISTA), утверждает, что эти магнитные поля могли возникнуть на ранней стадии жизни звезд и пережить всю их эволюцию, появившись в виде "ископаемых полей" на поверхности более древних останков. Лучшее понимание этих процессов также может помочь лучше понять будущее нашего собственного солнца.
|
|
|
|
На протяжении тысячелетий человеческие цивилизации смотрели на звезды со смесью любопытства и благоговения. С точки зрения человека, эти мерцающие точки в небе, кажется, сияют вечно. Однако, хотя звезды живут миллиарды лет, их эволюция также отмечена крупными событиями. В то время как некоторые из них погибают в результате впечатляющего космического фейерверка, называемого сверхновыми, другие исчезают и тихо остывают, оставляя после себя мертвый остаток, называемый белым карликом.
|
|
|
|
Используя теоретическую модель, международная команда, возглавляемая аспирантом Лукасом Айнрамхофом и доцентом Лизой Багнет из Института науки и технологий Австрии (ISTA), связывает независимые наблюдения, собранные на разных этапах эволюции звезд. Впервые они связывают свидетельства того, что магнитные поля достигают поверхности старых белых карликов, с недавними открытиями магнетизма в ядрах красных гигантов — умирающих прародителей этих остатков.
|
|
|
|
|
|
|
Центральной в этой модели является идея о том, что магнитные поля, сформировавшиеся на ранней стадии жизни звезды, могут сохраняться на всех последующих стадиях, появляясь на поверхности белых карликов в виде ископаемых полей миллиарды лет спустя. Используя последние астросейсмические данные — измерения звездных колебаний ("звездотрясений"), — команда пересматривает теорию ископаемого поля как возможное объяснение магнетизма звезд.
|
|
|
|
Давно умершие и внезапно ставшие магнитными?
|
|
|
|
Магнитные поля на поверхности белых карликов предоставляют астрофизикам ценную информацию о прошлом их остатков.
|
|
|
|
"Магнитное поле звезды важно для того, как она устроена изнутри и как долго она живет и эволюционирует. Как правило, более старые белые карлики имеют тенденцию быть более магнитными, чем молодые белые карлики", - говорит Айнрамхоф. Поэтому, чтобы объяснить, откуда берутся магнитные поля на поверхности более старых белых карликов, умерших несколько миллионов лет назад, ученые должны глубже изучить прошлую жизнь останков.
|
|
|
|
До сих пор несколько групп исследователей изучали магнитные поля звезд в разные моменты их звездной эволюции. Теперь команда ISTA стремится соединить эти точки, чтобы прояснить процессы, лежащие в основе эволюции звезд и их остатков.
|
|
|
|
"Как группа астрофизиков-теоретиков, мы разрабатываем теории, объясняющие наблюдения", - подчеркивает Багнет.
|
|
Звездотрясения выявляют скрытые магнитные поля
|
|
|
|
С помощью астросейсмологии — науки о звездотрясениях — астрономы только недавно смогли исследовать глубины красных гигантов, прародителей белых карликов. Подобно землетрясениям, звездотрясения - это природные явления, которые позволяют ученым проводить измерения внутренней части звезд.
|
|
|
|
Наблюдения, проведенные независимо разными группами, показывают контрастные картины. С одной стороны, на поверхности старых белых карликов были обнаружены магнитные поля, что позволяет предположить, что они могут в конечном итоге достигать поверхности изнутри по мере эволюции остатка.
|
|
|
|
С другой стороны, наблюдения за "умирающими" красными гигантами с использованием астросейсмологии предоставили доказательства наличия магнитных полей в ядрах этих прародителей белых карликов на несколько миллионов лет раньше на эволюционном пути звезды. Используя эти наблюдения для уточнения своей теоретической модели, команда ISTA демонстрирует, что эти два момента времени в жизни звезды могут быть связаны с помощью теории, которая за последнее десятилетие вышла из моды в сообществе белых карликов: сценарий ископаемого поля.
|
|
|
|
Айнрамхоф объясняет: "Поскольку белый карлик является обнаженным ядром красного гиганта, сбросившего свои внешние слои, эти различные наблюдения, по сути, исследуют одну и ту же область внутри звезды на разных стадиях эволюции".
|
|
|
|
Следовательно, после того, как красный гигант сбросит свои внешние слои, остатки белого карлика проявят отличительные свойства на его поверхности.
|
|
|
|
Он добавляет: "Если магнитное поле, наблюдаемое во время фазы красного гиганта, такое же, как и то, которое развивается и наблюдается на поверхности белого карлика, то теория ископаемого поля может объяснить и связать эти наблюдения".
|
|
|
|
Тем не менее, команда утверждает, что это магнитное поле должно было возникнуть еще раньше, до появления красных гигантов.
|
|
|
|
Магнитоархеология: исследование прошлого звезд
|
|
|
|
Пересмотрев сценарий с ископаемыми полями с новыми идеями, команда сделала несколько ключевых выводов об археологии магнетизма в звездах. Во-первых, они показали, что степень магнетизма в ядре прародителя красного гиганта является ключевой.
|
|
|
|
"Чтобы связать магнитные поля, наблюдаемые на поверхности старых белых карликов, с магнитными полями, обнаруживаемыми в ядре их предшественников-красных гигантов, большая часть звезды должна быть намагничена", - говорит Айнрамхоф. "Однако это не означает, что звезды намагничены сильнее, а только то, что магнитные поля уже должны достигать большей части их ядра".
|
|
|
|
Кроме того, их методология позволила им выяснить, как эволюция звезды изменяет форму магнитного поля. Их моделирование показывает, что магнитные поля могут образовывать структуры, похожие на оболочку, напоминающие поверхность баскетбольного мяча, где поле наиболее сильно вблизи оболочки, а не в ядре.
|
|
Слепота в ядре: что, если ядро Солнца тоже магнитное?
|
|
|
|
В конечном счете, цель команды состоит в том, чтобы лучше понять, как будет эволюционировать Солнце. Как звезда главной последовательности, возраст которой составляет 4,6 миллиарда лет, Солнце находится на полпути к своей ожидаемой продолжительности жизни, прежде чем превратиться в красного гиганта и, вероятно, поглотить Землю.
|
|
|
|
"Мы до сих пор не знаем, является ли ядро солнца магнитным. Несмотря на то, что это наша собственная звезда, мы практически слепы к тому, что происходит в ее центре", - говорит Айнрамхоф. "Текущие прогнозы предполагают, что ядро Солнца не является магнитным. Но если это окажется правдой, то эта информация изменит все, что мы знаем, и все модели, на которых мы основываем нашу работу".
|
|
|
|
Во время своей самой долгоживущей фазы, называемой главной последовательностью, звезды остаются стабильными до тех пор, пока в их ядре не закончится водородное "топливо" и они больше не смогут поддерживать процесс термоядерного синтеза. Когда этот внутренний механизм выходит из строя, они раздуваются и превращаются в красных гигантов.
|
|
|
|
"Если солнце сможет каким-то образом переносить водород из своих внешних слоев в ядро, оно сможет жить дольше. Одним из способов сделать это может быть использование сильных магнитных полей", - говорит Айнрамхоф.
|
|
|
|
Однако магнитные поля также могут привести к совершенно иному результату, объясняет он: "Мы знаем, что магнитные поля могут существенно влиять на эволюцию звезды. Но мы все еще не знаем точно, как они влияют на эволюцию звезд и насколько сильно их воздействие".
|
|
|
|
Выводы команды ISTA помогают восстановить теорию ископаемого поля как правдоподобный механизм эволюции магнитных полей звезд. Однако другие вопросы остаются без ответа.
|
|
|
|
"Учитывая, как мало мы знаем на данном этапе, наша работа предполагает, что все звезды, скорее всего, обладают магнитным полем. Но мы не всегда можем обнаружить этот магнетизм", - заключает Айнрамхоф.
|
|
|
|
Источник
|
