Виступаючи в ролі зоряних археологів, вчені виявили "викопний" магнетизм на давно померлих зірках, відомих як "білі карлики". Це відкриття може допомогти пояснити, як зірки еволюціонують зі своєї "роздутої" фази червоного гіганта в компактну і тліючу фазу білого карлика – процес, через який наше Сонце пройде приблизно через 5 мільярдів років.
Команда, що стоїть за цим дослідженням, пов'язала теоретичну модель зі спостереженнями за зірками на різних стадіях їхньої еволюції, поєднавши докази наявності магнітних полів на поверхнях білих карликів з магнетизмом, виявленим у ядрах червоних гігантів, пише Space.
Модель команди ґрунтується на ідеї про те, що магнітні поля, які формуються на початку життя зірки, зберігаються на всіх пізніших стадіях, зрештою проявляючись на білих карликах через мільярди років як "викопні поля".
Маючи цю інформацію, дослідники використовували вимірювання зоряних осциляцій, або просто "зоряних землетрусів", застосовуючи методи з галузі астеросейсмології. Це дозволило їм надалі розвинути теорію викопного поля як пояснення зоряного магнетизму.
"Магнітне поле зірки важливе для того, як зірка функціонує всередині, як довго вона живе та еволюціонує", – заявив співкерівник групи Лукас Айнрамхоф з Австрійського інституту науки та технологій (ISTA). "Як правило, старіші білі карлики мають тенденцію бути більш магнітними, ніж молоді".
Щоб зрозуміти зв'язок між червоними гігантами та білими карликами, розглянемо фінальну стадію еволюції нашої власної зірки – Сонця.
Від червоних гігантів до білих карликів
Приблизно через 5 мільярдів років Сонце вичерпає запаси водню у своєму ядрі і більше не зможе здійснювати процес ядерного синтезу, що перетворює цей елемент на гелій. Оскільки цей процес є основним джерелом енергії, що виробляється Сонцем, це означатиме, що зовнішній тиск, який утримує Сонце від колапсу під дією власної гравітації, також припиниться.
Коли ядро Сонця стиснеться, його зовнішні шари, де все ще відбувається ядерний синтез, роздуються приблизно в 100 разів порівняно з початковою шириною Сонця – а можливо, й більше. Це фаза червоного гіганта. У Сонячній системі це може призвести до того, що Сонце поглине кам'янисті планети, включаючи Землю, аж до орбіти Марса.
Фаза червоного гіганта Сонця буде відносно недовготривалою і, як очікується, триватиме всього 1 мільярд років. Зовнішні шари зірки з часом охолонуть і розсіються, залишивши після себе туманність з колишньої зоряної речовини, що оточує ядро Сонця, яке потім стане оголеним зоряним залишком, що охолоджується, який називається білим карликом. Це фінальна стадія життя для всіх зірок з масою, подібною до маси Сонця.
Нещодавно вчені, які вивчають зірки, почали досліджувати надра червоних гігантів за допомогою зоряних поштовхів, подібно до того, як сейсмологи тут, на Землі, використовують сейсмічні хвилі та землетруси для вивчення надр нашої планети.
Це виявило наявність магнітних полів у ядрах червоних гігантів, тоді як білі карлики, судячи з усього, мають магнітні поля на своїх поверхнях. Айнрамхоф і його колеги вважають, що модель викопного поля зоряного магнетизму пов'язує ці магнітні поля на двох різних фазах еволюції зірок, незважаючи на те, що ця теорія втратила популярність серед вчених в останні роки.
"Оскільки білий карлик – це оголене ядро червоного гіганта, що скинув свої зовнішні шари, ці різні спостереження по суті вивчають одну й ту саму область надр зірки на різних етапах еволюції", – зазначив Айнрамхоф. "Якщо магнітне поле, яке спостерігається під час фази червоного гіганта, збігається з тим, яке еволюціонує і спостерігається на поверхні білого карлика, то теорія викопного поля може пояснити і пов’язати ці спостереження".
Він і його команда висувають гіпотезу, що після фази червоного гіганта скидання зовнішніх шарів зірки залишить характерні властивості на поверхні її наступника – білого карлика. Одним із ключових елементів тут є те, наскільки далеко поширюється магнетизм у ядрі червоного гіганта.
"Щоб пов'язати магнітні поля, що спостерігаються на поверхні старих білих карликів, з тими, що виявлені в ядрі їхніх попередників – червоних гігантів, намагніченою має бути більша частина зірки", – пояснив Айнрамхоф. "Однак це не означає, що зірки намагнічені сильніше, а лише те, що магнітні поля повинні охоплювати більшу частину їх ядра вже на ранніх етапах".
Команда також визначила, як еволюція зірки впливає на форму її магнітного поля, виявивши, що замість концентрації в одній точці воно утворює сегментовану структуру, що нагадує поверхню баскетбольного м'яча, яка сильніша біля поверхні, ніж у ядрі.
Все це може дати вченим краще уявлення про те, що чекає на Сонце в майбутньому, а також про загальний стан нашої зірки глибоко під її поверхнею.
"Ми досі не знаємо, чи є ядро Сонця магнітним. Хоча це наша власна зірка, ми практично сліпі до того, що відбувається в її центрі", – сказав Айнрамхоф. "Поточні прогнози припускають, що ядро Сонця не є магнітним. Але якщо виявиться, що це не так, ця інформація змінить усі наші знання та всі моделі, на яких ми базували свою роботу. З огляду на те, як мало ми знаємо на даному етапі, наше дослідження припускає, що зірки, найімовірніше, всі магнітні. Але ми не завжди можемо виявити цей магнетизм".
Слідуючи шляхом, прокладеним командою, вчені також можуть виявити, що нашій зірці віком 4,6 мільярда років залишилося жити трохи довше, ніж розраховується на даний час.
"Якщо Сонце зможе якимось чином перенести водень із зовнішніх шарів у ядро, воно зможе прожити довше. Одним із способів зробити це можуть бути сильні магнітні поля", – зазначив Айнрамхоф. "Однак магнітні поля можуть призвести й до зовсім іншого результату".
Раніше УНІАН повідомляв, що на Сонці сталося відразу два найсильніші спалахи за останні 78 днів.
