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Anãs brancas tornam-se magnéticas à medida que envelhecem
Para realizar um levantamento espectropolarimétrico completo, astrônomos do Observatório Armagh e da University of Western Ontario selecionaram todos os WDs do catálogo Gaia em um volume a 20 parsecs do sol.
Por Isaac Newton Group of Telescopes - 25/09/2021


Um em cada quatro WDs terminará sua vida permeado por um forte campo magnético. Crédito: ESO / L. Calcada

Pelo menos uma em cada quatro anãs brancas (WDs) terminará sua vida como uma estrela magnética e, portanto, os campos magnéticos são um componente essencial da física WD. Novos insights sobre o magnetismo de estrelas degeneradas de uma análise recente de uma amostra de volume limitado de WDs forneceram a melhor evidência obtida até agora de como a frequência do magnetismo em WDs se correlaciona com a idade. Isso pode ajudar a explicar a origem e evolução dos campos magnéticos em WDs.

Mais de 90% das estrelas de nossa galáxia terminam suas vidas como WDs. Embora muitos tenham campo magnético , ainda não se sabe quando ele aparece na superfície, se evolui durante a fase de resfriamento do WD e, principalmente, quais são os mecanismos que o geram.

As observações astronômicas estão frequentemente sujeitas a fortes vieses. Como os WDs são estrelas moribundas, eles se tornam mais frios e, portanto, mais fracos e fracos com o tempo. Como consequência, as observações tendem a favorecer o estudo dos WDs mais brilhantes, que são quentes e jovens. Existe também um efeito mais sutil e contraintuitivo. Por causa de seu status degenerado, WDs mais massivos são menores do que os menos massivos (imagine uma série de esferas onde as menores são mais pesadas). Como WDs menores também são mais fracos, as observações tendem a favorecer também as estrelas menos massivas.

Em resumo, as observações de alvos selecionados de acordo com seu brilho (por exemplo, observar todos os WDs mais brilhantes do que uma certa magnitude) tendem a se concentrar em estrelas jovens e menos massivas , negligenciando totalmente os WDs mais velhos.

Outro problema é que a maioria das observações de WDs são feitas com técnicas espectroscópicas que são sensíveis apenas aos campos magnéticos mais fortes, falhando assim em identificar uma fração substancial de WDs magnéticos. A sensibilidade da espectropolarimetria aos campos magnéticos pode ser mais de duas ordens de mangitude melhor do que a espectroscopia. A espectropolarimetria demonstrou que os campos fracos, que escapam à detecção por meio de técnicas espectroscópicas, são bastante comuns em WDs.

Para realizar um levantamento espectropolarimétrico completo, astrônomos do Observatório Armagh e da University of Western Ontario selecionaram todos os WDs do catálogo Gaia em um volume a 20 parsecs do sol. Cerca de dois terços desta amostra, ou aproximadamente 100 WDs, não tinham sido observados antes e, portanto, não havia dados disponíveis na literatura. Consequentemente, a equipe os observou usando o espectrógrafo ISIS e o polarímetro no Telescópio William Herschel (WHT), juntamente com instrumentos semelhantes em outros telescópios.

Eles descobriram que os campos magnéticos são raros no início da vida de um WD, quando a estrela deixa de produzir energia em seu interior e inicia sua fase de resfriamento. Portanto, um campo magnético não parece ser uma característica de um WD desde o seu "nascimento". Na maioria das vezes, é gerado ou trazido para a superfície estelar durante a fase de resfriamento do WD.

Eles também descobriram que os campos magnéticos de WDs não mostram sinais óbvios de decadência ôhmica, novamente uma indicação de que esses campos são gerados durante a fase de resfriamento, ou pelo menos continuam a emergir na superfície estelar conforme o WD envelhece.

Esta imagem é totalmente diferente do que é observado, por exemplo, em estrelas Ap e Bp magnéticas da sequência principal superior, onde se verifica que não apenas os campos magnéticos estão presentes assim que a estrela atinge a sequência principal de idade zero, mas também que a intensidade do campo diminui rapidamente com o tempo. O magnetismo em WDs, portanto, parece ser um fenômeno totalmente diferente do magnetismo das estrelas Ap e Bp.

Não só a frequência do campo magnético aumenta com a idade WD, mas sabe-se que a frequência está correlacionada com a massa estelar, e que os campos aparecem com mais frequência depois que o núcleo de carbono-oxigênio da estrela começou a cristalizar. Um mecanismo de dínamo pode explicar os campos mais fracos entre aqueles observados em WDs, e trabalhos recentes sugerem que o mesmo mecanismo poderia ser capaz de produzir campos mais fortes do que o originalmente previsto.

Para efeito de comparação, a força do campo magnético da Terra, produzido por um mecanismo de dínamo, é de cerca de um Gauss. Um mecanismo de dínamo pode explicar campos de até 0,1 milhão de Gauss, mas em campos WDs até várias centenas de milhões de Gauss foram observados. Além disso, um mecanismo de dínamo precisa de rotação rápida, mas isso geralmente não é observado em WDs. Mais investigação teórica e observacional é necessária para distinguir esta situação.

 

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