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Infine, il mistero delle nane bianche con campi magnetici elevati può essere risolto

C’è molto che non capiamo sulle nane bianche, ma un mistero potrebbe avere una soluzione finale: come fanno alcuni di questi corpi cosmici ad avere campi magnetici follemente potenti?

Secondo nuovi calcoli e modelli, questi oggetti super densi potrebbero contenere una dinamo che genera la magnetosfera, ma i campi magnetici più forti di una nana bianca, un milione di volte più forti di quelli della Terra, si verificano solo in determinati contesti.

La ricerca non solo risolve molti problemi antichi, ma mostra ancora una volta che fenomeni molto simili possono essere osservati in corpi astronomici completamente diversi, e che l’universo a volte è più simile a se stesso di quanto inizialmente pensiamo.

Le nane bianche sono quelle che chiamiamo colloquialmente stelle “morte”. Quando una stella di massa inferiore a otto volte la massa del Sole raggiunge la fine della sua vita, dopo aver esaurito gli elementi adatti alla fusione nucleare, espelle la sua materia esterna. Il nucleo rimanente collassa in un oggetto inferiore a 1,4 volte la massa del Sole, stipato in una sfera delle dimensioni della Terra.

Il corpo risultante, che brilla brillantemente con l’energia termica rimanente, è una nana bianca, che è incredibilmente densa. Solo un cucchiaino di materiale della nana bianca peserebbe circa 15 tonnellate, il che significa che non sarebbe irragionevole presumere che le parti interne di questi oggetti saranno molto diverse dalle parti interne di pianeti come la Terra.

Gli astrofisici hanno cercato di scoprire come le nane bianche possono avere forti campi magnetici, a distanze circa un milione di volte più forti della Terra. Per quanto riguarda il contesto, il campo magnetico del Sole è due volte più potente di quello della Terra, quindi deve accadere qualcosa di insolito con le nane bianche.

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Tuttavia, diventa un po ‘complicato. Appena Alcuni Le nane bianche hanno forti campi magnetici. Le nane bianche in binarie discrete – dove nessuna stella supera la regione dello spazio in cui la materia stellare è vincolata dalla gravità, nota come lobo di Roche – con meno di un miliardo di anni non possiedono questi campi magnetici.

Ma per le nane bianche nelle binari semi-separate, dove una stella fuoriesce da un lobo di Roche e la nana bianca ingoia materiale sotto gravità dalla sua compagna meno massiccia, più di un terzo di queste mostra forti campi magnetici. Alcune nane bianche con forte magnetismo si vedono anche negli antichi diodi separati.

I modelli di evoluzione stellare non sono stati in grado di spiegare come ciò sia accaduto, quindi un team internazionale di astrofisici ha adottato un approccio diverso, proponendo una dinamica fondamentale che si evolve nel tempo, piuttosto che quando si è formata la nana bianca.

Questa dinamo sarebbe un fluido rotante, un carico e un conduttore elettrico che converte l’energia cinetica in energia magnetica e fa girare un campo magnetico nello spazio. a Condizione del terrenoLa convezione è generata dal ferro liquido che si muove intorno al nucleo.

“Sapevamo da molto tempo che mancava qualcosa nella nostra comprensione dei campi magnetici nelle nane bianche che le statistiche tratte dalle osservazioni semplicemente non avevano senso”. Il fisico Boris Jensick ha detto Dall’Università di Warwick nel Regno Unito.

“L’idea che, almeno in alcune di queste stelle, il campo sia creato da una dinamo può risolvere questo paradosso”.

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Quando una nana bianca si forma per la prima volta, subito dopo aver perso il suo guscio esterno, è molto calda ed è composta da carbonio liquido e ossigeno. Secondo il modello del team, quando il nucleo della nana bianca si raffredda e cristallizza, il calore che fuoriesce crea correnti termiche, molto simili al modo in cui un liquido si muove all’interno della Terra, creando una dinamo.

“Poiché le velocità nel liquido possono diventare molto più elevate nelle nane bianche che sulla Terra, è probabile che i campi generati siano molto più forti”, Ha spiegato il fisico Matthias Schreiber Dall’Università Tecnica Federico Santa Maria in Cile.

“Questo meccanismo dinamo potrebbe spiegare i tassi di occorrenza di nane bianche fortemente magnetiche in molti contesti diversi, in particolare quelli delle nane bianche nelle stelle binarie”.

Mentre la nana bianca si raffredda e invecchia, la sua orbita converge con il suo compagno a due. Quando il compagno supera il lobo di Roch e la nana bianca inizia ad accumulare materiale, il tasso di turnover della nana bianca aumenta; Questa rotazione più veloce influisce anche sulla dinamo, determinando un campo magnetico più forte.

Se questo campo magnetico è abbastanza forte da contattare il campo magnetico del compagno binario, il compagno binario esercita una coppia che fa coincidere il suo movimento orbitale con la rotazione della nana bianca, che a sua volta fa separare il compagno binario dal lobo di Roche . , Restituisce il sistema a un binario separato. Questo processo verrà ripetuto alla fine.

È possibile che sia necessario un meccanismo diverso per spiegare la forza più forte del campo magnetico della nana bianca, ma per ora i risultati del team sono in linea con le osservazioni. Le nane bianche in binarie discrete hanno più di un miliardo di anni e in precedenza sperimentavano transizioni di massa in una fase semi-separata troncata quando appariva un campo magnetico terrestre.

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Se il modello del team è accurato, le future osservazioni sulla nana bianca saranno comunque coerenti con le loro scoperte.

“La bellezza della nostra idea è che il meccanismo per generare il campo magnetico è lo stesso dei pianeti”, Ha detto Schreiber.

“Questo articolo spiega come vengono creati i campi magnetici nelle nane bianche e perché questi campi magnetici sono molto più forti di quelli sulla Terra. Penso che sia un buon esempio di come un team multidisciplinare possa risolvere i problemi che gli specialisti in una sola area potrebbero incontrare. “

La ricerca è stata pubblicata in Astronomia naturale.