白矮星磁场强得难以置信之谜的解决方案被提出

巨大的白矮星磁场

近双星白矮星磁场起源的图解(逆时针读)。当一颗结晶白矮星从伴星吸积而来,并因此开始快速旋转时,磁场就会出现。当白矮星场与次级恒星场连接时,质量传递停止的时间相对较短。信贷:宝拉圭

  • 华威大学天文学家在自然天文学这提出了一个长期存在的问题的解决方案白矮星恒星产生磁场
  • 一个发电机机制,类似于地球产生磁场的机制,可能是答案
  • 这项研究表明,有时非常相似的机制可以在非常不同的天体上工作。

包括华威大学天文学家在内的一个国际科学家团队称,发电机机制可以解释白矮星中难以置信的强磁场。

磁场的存在是天体物理学中最引人注目的现象之一。像地球一样,恒星和白矮星等恒星残骸都有一个。众所周知,白矮星的磁场可能比地球磁场强一百万倍。然而,自20世纪70年代发现第一颗磁性白矮星以来,它们的起源一直是个谜。人们提出了几种理论,但没有一种能够解释磁性白矮星的不同出现率,无论是作为单独的恒星还是在不同的双星环境中。

这种不确定性可能会得到解决,这要归功于一个国际天体物理学家团队的研究,包括华威大学的Boris教授Gänsicke,以及智利圣塔大学Núcleo Milenio de Formación Planetaria教授Matthias Schreiber博士María。研究小组发现,白矮星上的发电机机制与地球和其他行星上产生磁场的机制类似,可以产生更强的磁场。这项研究由科学技术设施委员会(STFC)和Leverhulme信托基金部分资助,已经发表在著名的科学杂志上自然天文学

结晶磁性白矮星

白矮星一种结晶的磁性白矮星,由伴星的风吸积而成信贷:宝拉圭

华威大学物理系Boris Gänsicke教授说:“我们早就知道,我们对白矮星磁场的理解中缺少一些东西,因为从观测中得到的统计数据根本没有意义。”至少在这些恒星中,磁场是由发电机产生的这个想法可以解决这个悖论。你们有些人可能还记得自行车上的发电机:转动磁铁可以产生电流。在这里,它的工作方式相反,材料的运动导致电流,反过来产生磁场。”

根据提出的发电机机制,磁场是由白矮星核心对流运动产生的电流产生的。这些对流是由从凝固的地核中逸出的热量引起的。

“发电机的主要成分是一个被对流地幔包围的固体核——在地球的情况下,它是一个被对流液体铁包围的固体铁核。当白矮星足够冷却时,也会出现类似的情况,”Matthias Schreiber解释道。

这位天体物理学家解释说,在一开始,当这颗恒星抛出它的外壳后,这颗白矮星是非常热的,由液态碳和液态氧组成。然而,当它足够冷却时,它开始在中心结晶,其结构变得类似于地球:一个固体核心被对流液体包围。“由于白矮星中液体的速度比地球上要高得多,因此产生的磁场可能更强。”这种发电机机制可以解释在许多不同的背景下强磁性白矮星的发生率,特别是那些在双子星中的白矮星。

因此,这项研究可以解决一个存在了几十年的问题。“我们想法的美妙之处在于,磁场产生的机制和行星上是一样的。这项研究解释了白矮星的磁场是如何产生的,以及为什么这些磁场比地球上的磁场强得多。我认为这是一个跨学科团队如何解决问题的好例子,只有一个领域的专家会有困难,”Schreiber补充说。

这位天体物理学家说,这项研究的下一步是建立一个更详细的发电机机制模型,并通过观测来测试这个模型的其他预测。

参考文献:Matthias R. Schreiber, Diogo Belloni, Boris T. Gänsicke, Steven G. Parsons和Monica Zorotovic, 2021年4月29日,《近距离双星中磁性白矮星的起源和演化》自然天文学
DOI: 10.1038 / s41550 - 021 - 01346 - 8

该研究还得到了STFC欧内斯特·卢瑟福奖学金的支持。

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