El misterio de las enanas blancas con intensos campos magnéticos finalmente podría resolverse

Hay muchas cosas que no entendemos sobre las estrellas enanas blancas, pero un misterio puede finalmente tener una solución: ¿cómo algunos de estos objetos cósmicos terminan teniendo campos magnéticos increíblemente poderosos?

Según nuevos cálculos y modelos, estos objetos superdensos pueden tener una dínamo generadora de magnetosfera, pero los campos magnéticos de enanas blancas más fuertes, un millón de veces más poderosos que los de la Tierra, solo ocurren en ciertos contextos.

La investigación no solo resuelve varios problemas de larga data, sino que una vez más muestra que se pueden observar fenómenos muy similares en objetos astronómicos tremendamente diferentes, y que a veces el Universo se parece más a sí mismo de lo que pensamos inicialmente.

Las estrellas enanas blancas son lo que coloquialmente llamamos estrellas “muertas”. Cuando una estrella de menos de unas ocho veces la masa del Sol llega al final de su vida útil, habiéndose quedado sin elementos adecuados para la fusión nuclear, expulsa su material exterior. El núcleo restante se colapsa en un objeto de menos de 1,4 veces la masa del Sol, empaquetado en una esfera del tamaño de la Tierra.

El objeto resultante, que brilla intensamente con energía térmica residual, es una enana blanca y es increíblemente denso. Una sola cucharadita de material enano blanco pesaría alrededor de 15 toneladas, lo que significa que no sería descabellado asumir que el interior de estos objetos sería muy diferente al interior de planetas como la Tierra.

Los astrofísicos han estado tratando de averiguar cómo las estrellas enanas blancas pueden tener poderosos campos magnéticos, en rangos hasta alrededor de un millón de veces más fuertes que los de la Tierra. Por contexto, el campo magnético del Sol es dos veces más poderoso que el de la Tierra, por lo que algo inusual tiene que estar sucediendo con las enanas blancas.

Sin embargo, se vuelve un poco complicado. Solo algunos las enanas blancas tienen poderosos campos magnéticos. Las enanas blancas en binarias separadas, en las que ninguna estrella excede la región del espacio dentro de la cual el material estelar está ligado por la gravedad, conocido como lóbulo de Roche, de menos de mil millones de años no tienen estos campos magnéticos.

Pero para las enanas blancas en binarias semi-separadas, donde una de las estrellas se derrama fuera de su lóbulo de Roche, y la enana blanca está sorbiendo gravitacionalmente material de su compañera de menor masa, más de un tercio de estas exhiben fuertes campos magnéticos. Y algunas enanas blancas fuertemente magnéticas también aparecen en binarios separados más antiguos.

Los modelos de evolución estelar no han podido explicar cómo sucede esto, por lo que un equipo internacional de astrofísicos adoptó un enfoque diferente, proponiendo una dínamo central que se desarrolla con el tiempo, en lugar de en el momento de la formación de la enana blanca.

Esa dínamo sería un fluido giratorio, convectivo y conductor de electricidad que convierte la energía cinética en energía magnética, haciendo girar un campo magnético hacia el espacio. En Caso de la tierra, la convección es generada por el hierro líquido que se mueve alrededor del núcleo.

“Sabemos desde hace mucho tiempo que faltaba algo en nuestra comprensión de los campos magnéticos en las enanas blancas, ya que las estadísticas derivadas de las observaciones simplemente no tenían sentido”. dijo el físico Boris Gänsicke

de la Universidad de Warwick en el Reino Unido.

“La idea de que, al menos en algunas de estas estrellas, el campo es generado por una dinamo puede resolver esta paradoja”.

Cuando se forma por primera vez una enana blanca, justo después de perder su envoltura exterior, está muy caliente, compuesta de carbono fluido y oxígeno. Según el modelo del equipo, a medida que el núcleo de la enana blanca se enfría y cristaliza, el calor que escapa hacia el exterior crea corrientes de convección, muy similares a la forma en que el fluido se mueve dentro de la Tierra, produciendo una dínamo.

“Como las velocidades en el líquido pueden volverse mucho más altas en las enanas blancas que en la Tierra, los campos generados son potencialmente mucho más fuertes”. explicó el físico Matthias Schreiber de la Universidad Técnica Federico Santa María de Chile.

“Este mecanismo de dínamo puede explicar las tasas de aparición de enanas blancas fuertemente magnéticas en muchos contextos diferentes, y especialmente los de enanas blancas en estrellas binarias”.

A medida que la enana blanca se enfría y envejece, su órbita con su compañera binaria se acerca. Cuando la compañera excede su lóbulo de Roche y la enana blanca comienza a acumular material, la velocidad de giro de la enana blanca aumenta; esta rotación más rápida también afecta a la dínamo, produciendo un campo magnético aún más fuerte.

Si este campo magnético es lo suficientemente fuerte como para conectarse con el campo magnético del compañero binario, el compañero binario ejerce un torque que hace que su movimiento orbital se sincronice con el giro de la enana blanca, lo que a su vez hace que el compañero binario se desprenda de su lóbulo de Roche. , devolviendo el sistema a un binario separado. Este proceso eventualmente se repetirá.

Probablemente se requiera un mecanismo diferente para explicar las intensidades más fuertes del campo magnético de la enana blanca, pero por ahora, los resultados del equipo son consistentes con las observaciones. Las enanas blancas en binarias separadas tienen más de mil millones de años y han experimentado previamente la transferencia de masa en una etapa adosada interrumpida cuando apareció un campo magnético salvaje.

Si el modelo del equipo es preciso, las futuras observaciones de las enanas blancas seguirán siendo consistentes con sus hallazgos.

“La belleza de nuestra idea es que el mecanismo de generación del campo magnético es el mismo que en los planetas”. Schreiber dijo.

“Esta investigación explica cómo se generan los campos magnéticos en las enanas blancas y por qué estos campos magnéticos son mucho más fuertes que los de la Tierra. Creo que es un buen ejemplo de cómo un equipo interdisciplinario puede resolver problemas que los especialistas en una sola área habrían tenido dificultad. con.”

La investigación ha sido publicada en Astronomía de la naturaleza.

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