Las enanas blancas se vuelven magnéticas a medida que envejecen



Uno de cada cuatro WD terminará su vida permeada por un fuerte campo magnético. Crédito: ESO/L. Calcada

Al menos una de cada cuatro enanas blancas (WD) terminará su vida como estrella magnética y, por lo tanto, los campos magnéticos son un componente esencial de la física de WD. Nuevos conocimientos sobre el magnetismo de estrellas degeneradas a partir de un análisis reciente de una muestra de WD de volumen limitado han proporcionado la mejor evidencia obtenida hasta ahora de cómo la frecuencia de magnetismo en WDs se correlaciona con la edad. Esto podría ayudar a explicar el origen y la evolución de los campos magnéticos en los WD.

Más del 90% de las estrellas de nuestra galaxia terminan sus vidas como WDs. Aunque muchos tienen un campo magnético,todavía se desconoce cuándo aparece en la superficie, si evoluciona durante la fase de enfriamiento del WD y, sobre todo, cuáles son los mecanismos que lo generan.

Las observaciones astronómicas están frecuentemente sujetas a fuertes sesgos. Debido a que los WD son estrellas moribundas, se vuelven más frías y, por lo tanto, más débiles y débiles con el tiempo. Como consecuencia, las observaciones tienden a favorecer el estudio de los WD más brillantes, que son calientes y jóvenes. También hay un efecto más sutil y contraintuitivo. Debido a su estado degenerado, los WD más masivos son más pequeños que los menos masivos (imagina una serie de esferas donde los más pequeños son los más pesados). Debido a que los WD más pequeños también son más débiles, las observaciones tienden a favorecer también a las estrellas menos masivas.

En resumen, las observaciones de objetivos seleccionados según su brillo (por ejemplo, observar todos los WDs más brillantes que una cierta magnitud) tienden a concentrarse en estrellas jóvenes y menos masivas,descuidando totalmente los WD más antiguos.

Otro problema es que la mayoría de las observaciones de WD se realizan con técnicas espectroscópicas que son sensibles solo a los campos magnéticos más fuertes, por lo que no logran identificar una fracción sustancial de WD magnéticos. La sensibilidad de la espectropolarimetría a los campos magnéticos puede ser más de dos órdenes de manglud mejor que la espectroscopia. La espectropolarimetría ha demostrado que los campos débiles, que escapan a la detección a través de técnicas espectroscópicas, son en realidad bastante comunes en los WD.

Con el fin de llevar a cabo un estudio espectropolarimétrico completo, los astrónomos del Observatorio Armagh y la Universidad de Western Ontario seleccionaron todos los WD del catálogo de Gaia en un volumen dentro de los 20 parsecs del Sol. Alrededor de dos tercios de esta muestra, o aproximadamente 100 WD, no se habían observado antes y, por lo tanto, no había datos disponibles en la literatura. En consecuencia, el equipo los observó utilizando el espectrógrafo y el polarímetro ISIS en el Telescopio William Herschel (WHT), junto con instrumentos similares en otros telescopios.

Descubrieron que los campos magnéticos son raros al comienzo de la vida de un WD, cuando la estrella ya no produce energía en su interior y comienza su fase de enfriamiento. Por lo tanto, un campo magnético no parece ser una característica de un WD desde su "nacimiento". Con mayor frecuencia, se genera o se lleva a la superficie estelar durante la fase de enfriamiento del WD.

También encontraron que los campos magnéticos de los WD no muestran signos obvios de desintegración óhmica, una vez más una indicación de que estos campos se generan durante la fase de enfriamiento, o al menos continúan emergiendo en la superficie estelar a medida que el WD envejece.

Esta imagen es totalmente diferente de lo que se observa, por ejemplo, en las estrellas magnéticas Ap y Bp de la secuencia principal superior, donde se encuentra que no solo están presentes los campos magnéticos tan pronto como la estrella alcanza la secuencia principal de edad cero, sino también que la intensidad del campo disminuye rápidamente con el tiempo. Por lo tanto, el magnetismo en WD parece ser un fenómeno totalmente diferente al magnetismo de las estrellas Ap y Bp.

No solo aumenta la frecuencia del campo magnético con la edad WD, sino que se sabe que la frecuencia está correlacionada con la masa estelar, y que los campos aparecen con mayor frecuencia después de que el núcleo de carbono-oxígeno de la estrella ha comenzado a cristalizar. Un mecanismo de dinamo puede explicar los campos más débiles entre los observados en los WD, y un trabajo reciente sugiere que el mismo mecanismo podría ser capaz de producir campos más fuertes de lo que se predijo originalmente.

A modo de comparación, la fuerza del campo magnético de la Tierra, producida por un mecanismo de dinamo, es de aproximadamente un Gauss. Un mecanismo de dinamo puede explicar campos de hasta 0,1 millones de gauss de fuerza, pero en campos WDs se han observado hasta varios cientos de millones de Gauss. Además, un mecanismo de dinamo necesita una rotación rápida, pero esto no se observa generalmente en los WD. Se necesita más investigación teórica y observacional para desenredar esta situación.

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