Hvide dværge bliver magnetiske, når de bliver ældre

Mindst én ud af fire hvide dværge (WD'er) vil ende sit liv som en magnetisk stjerne, og derfor er magnetiske felter en væsentlig komponent i WD-fysikken. Ny indsigt i degenererede stjerners magnetisme fra en nylig analyse af en volumenbegrænset prøve af WD'er har givet det bedste bevis, der er opnået hidtil, for hvordan frekvensen af ​​magnetisme i WD'er korrelerer med alderen. Dette kunne hjælpe med at forklare oprindelsen og udviklingen af ​​magnetiske felter i WD'er.

Mere end 90 % af stjernerne i vores galakse ender deres liv som WD'er. Selvom mange har et magnetfelt, det er stadig ukendt, hvornår det dukker op på overfladen, om det udvikler sig under afkølingsfasen af ​​WD og, først og fremmest, hvad er de mekanismer, der genererer det.

Astronomiske observationer er ofte udsat for stærke skævheder. Fordi WD'er er døende stjerner, de bliver køligere, og dermed svagere og svagere med tiden. Som en konsekvens, observationer har en tendens til at favorisere studiet af de lyseste WD'er, som er hotte og unge. Der er også en mere subtil og kontraintuitiv effekt. På grund af deres degenererede status, mere massive WD'er er mindre end mindre massive (forestil dig en række sfærer, hvor de mindre er tungere). Fordi mindre WD'er også er svagere, observationer har en tendens til også at favorisere de mindre massive stjerner.

Sammenfattende, observationer af mål udvalgt i henhold til deres lysstyrke (f.eks. observerer alle WD'er lysere end en vis størrelsesorden) har en tendens til at koncentrere sig om unge og mindre massive stjerner, fuldstændig forsømmer ældre WD'er.

Et andet problem er, at de fleste af observationerne af WD'er er lavet med spektroskopiske teknikker, som kun er følsomme over for de stærkeste magnetfelter, dermed undlader at identificere en væsentlig del af magnetiske WD'er. Følsomheden af ​​spektropolarimetri over for magnetiske felter kan være mere end to størrelsesordener bedre end spektroskopi. Spektropolarimetri har vist, at svage felter, som undslipper detektion via spektroskopiske teknikker, er faktisk ret almindelige i WD'er.

For at udføre en komplet spektropolarimetrisk undersøgelse, astronomer fra Armagh Observatory og University of Western Ontario udvalgte alle WD'erne fra Gaia-kataloget i et bind inden for 20 parsec af Solen. Omkring to tredjedele af denne prøve, eller cirka 100 WD'er, var ikke observeret før, og der var derfor ingen tilgængelige data i litteraturen. Følgelig, holdet observerede dem ved hjælp af ISIS-spektrografen og polarimeteret på William Herschel-teleskopet (WHT), sammen med lignende instrumenter på andre teleskoper.

De fandt ud af, at magnetiske felter er sjældne i begyndelsen af ​​en WDs liv, når stjernen ikke længere producerer energi i sit indre, og starter sin afkølingsfase. Derfor ser et magnetfelt ikke ud til at være karakteristisk for en WD siden dens "fødsel". Oftest, det er enten genereret, eller bragt til stjerneoverfladen under WD's afkølingsfase.

De fandt også, at magnetfelterne i WD'er ikke viser tydelige tegn på ohmsk henfald, igen en indikation af, at disse felter genereres under afkølingsfasen, eller i det mindste fortsætte med at dukke op ved stjerneoverfladen, efterhånden som WD ældes.

Dette billede er helt anderledes end det, der observeres for eksempel i magnetiske Ap- og Bp-stjerner i den øvre hovedsekvens, hvor det er konstateret, at der ikke kun er magnetiske felter til stede, så snart stjernen når nulalderens hovedsekvens, men også at feltstyrken hurtigt aftager med tiden. Magnetisme i WD'er ser derfor ud til at være et helt andet fænomen end magnetisme af Ap- og Bp-stjerner.

Ikke alene stiger magnetfeltfrekvensen med WD-alderen, men det er kendt, at frekvensen er korreleret med stjernemasse, og at felter opstår hyppigere, efter at stjernens kulstof-ilt-kerne er begyndt at krystallisere. En dynamo-mekanisme kan forklare de svageste felter blandt dem, der observeres i WD'er, og nyere arbejde tyder på, at den samme mekanisme kunne være i stand til at producere felter stærkere end oprindeligt forudsagt.

Til sammenligning, styrken af ​​jordens magnetfelt, produceret af en dynamo-mekanisme, handler om én Gauss. En dynamo-mekanisme kan forklare felter op til 0,1 million Gauss styrke, men i WDs-marker er der observeret op til flere hundrede millioner Gauss. Desuden, en dynamo-mekanisme har brug for hurtig rotation, men dette er generelt ikke observeret i WD'er. Yderligere teoretisk og observationel undersøgelse er nødvendig for at fjerne denne situation.