1/4的白矮星會在強大的磁場中結(jié)束生命。圖片來源：英國阿馬天文臺Calcada

　　至少有1/4的白矮星會以磁星的形式結(jié)束生命，因此磁場是白矮星物理學(xué)的一個重要組成部分。這一新見解是科學(xué)家對一個體積不大的白矮星樣本進行分析的結(jié)果，它為白矮星磁性頻率與年齡的相關(guān)性提供了迄今為止獲得的最佳證據(jù)。這或有助于解釋磁場的起源和演化。

　　銀河系中90%以上的恒星以白矮星的形式結(jié)束生命。盡管許多行星都有磁場，但它何時出現(xiàn)在行星表面，是否在白矮星的冷卻階段演變，最重要的是產(chǎn)生磁場的機制是什么，仍然未知。

　　天文觀測經(jīng)常有強烈的偏差。因為白矮星是瀕死的恒星，隨著時間的推移會，它們會變得更冷，變得越來越弱。因此，觀測結(jié)果傾向于研究最亮的白矮星，這些天體溫度相對更高、更年輕。不過，還有一種更微妙和反直覺的影響，由于其簡并狀態(tài)，體積更大的白矮星比體積更小的白矮星質(zhì)量更輕。由于較小的白矮星光線也更微弱，科學(xué)觀測也傾向于質(zhì)量較小的恒星。

　　因此，根據(jù)亮度和體積選擇目標的觀測都往往集中在更年輕、質(zhì)量更小的恒星上，完全忽略了年齡較大的白矮星。

　　一個問題是，大多數(shù)小波譜的觀測是用光譜技術(shù)進行的，只對最強的磁場敏感，因此很大一部分磁性小波譜不能識別出來。極化光譜法對磁場的靈敏度比光譜學(xué)高出兩個數(shù)量級以上。光譜偏光法已經(jīng)證明，弱場通過光譜技術(shù)無法探測，實際上在白矮星中很常見。

　　為了進行一個完整的光譜偏振調(diào)查，來自英國阿馬天文臺的S。 Bagnulo和加拿大西安大略大學(xué)的 J.D。 Landstreet選擇了歐空局蓋亞探測器觀測的距離太陽20秒差距（1秒差距約等于3.26光年）范圍內(nèi)的所有白矮星。其中約2/3的樣本，即大約100個白矮星此前尚未被觀察到，在文獻中沒有可用的數(shù)據(jù)。研究小組因此使用了威廉·赫歇爾望遠鏡（WHT）上的ISIS攝譜儀和偏振儀，以及其他望遠鏡上的類似儀器來觀察它們。

　　他們發(fā)現(xiàn)，在白矮星生命初期，當恒星內(nèi)部不再產(chǎn)生能量，并開始冷卻階段時，磁場非常罕見。因此，在白矮星“誕生”之初，磁場似乎并不是它的特征。最常見的情況是，在白矮星冷卻階段產(chǎn)生磁性特征或把這一特征帶到恒星表面。

　　他們還發(fā)現(xiàn)，白矮星的磁場沒有顯示出明顯的歐姆損耗跡象，再次表明這些磁場是在冷卻階段產(chǎn)生的，或者至少隨著白矮星的衰老繼續(xù)出現(xiàn)在恒星表面。

　　不僅磁場頻率會隨著白矮星的年齡增加而增加，而且磁場頻率與恒星質(zhì)量也有關(guān)系有，在恒星的碳氧核心開始結(jié)晶后，磁場出現(xiàn)得更頻繁。發(fā)電機機制可以解釋在白矮星中觀測到的最弱磁場，最近的工作表明，同樣的機制可以產(chǎn)生比原來預(yù)測的更強的磁場。

　　例如在“地核發(fā)電機”的驅(qū)動下，地心外核中處于熔融狀態(tài)的金屬鐵的持續(xù)對流過程形成地球磁場。由地核發(fā)電機機制產(chǎn)生的地磁場強度約為1高斯。相比之下，發(fā)電機機制可以解釋高達10萬高斯強度的場，但在白矮星中觀測到高達數(shù)億高斯的場。此外，發(fā)電機機制需要快速旋轉(zhuǎn)，但這通常在白矮星中看不到。作者表示，需要進一步的理論和觀測研究來澄清這種情況。

　　相關(guān)論文信息：

　　https：//arxiv.org/abs/2106.11109

　　本文轉(zhuǎn)自中國科學(xué)報

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