15 de Oct de 2021

Ciencia

Las enanas blancas se magnetizan a medida que envejecen

Debido a que las enanas blancas son estrellas moribundas, se vuelven más frías y, por lo tanto, más y más débiles con el tiempo

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Ilustración artística de un disco de escombros en una enana blanca. NASA/JPL-CALTECH. (Foto de ARCHIVO) 3/6/2021Europa Press

El análisis de una muestra de enanas blancas de volumen limitado ha proporcionado la mejor evidencia hasta ahora de cómo la frecuencia del magnetismo en estas estrellas se correlaciona con la edad.

Esto podría ayudar a explicar el origen y la evolución de los campos magnéticos en estas estrellas moribundas. Más del 90% de las estrellas de nuestra galaxia terminan su vida como enanas blancas. Aunque muchas tienen un campo magnético, aún se desconoce cuándo aparece en la superficie, si evoluciona durante la fase de enfriamiento del y, sobre todo, cuáles son los mecanismos que lo generan.

Las observaciones astronómicas están frecuentemente sujetas a fuertes sesgos. Debido a que las enanas blancas son estrellas moribundas, se vuelven más frías y, por lo tanto, más y más débiles con el tiempo. Como consecuencia, las observaciones tienden a favorecer el estudio de las más brillantes, que son calientes y jóvenes. También hay un efecto más sutil y contradictorio. Debido a su estado degenerado, las enanas blancas más masivas son más pequeñas que las de masa inferior. Debido a que las enanas blancas más pequeñas también son más débiles, las observaciones tienden a favorecer también a las estrellas menos masivas.

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

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 enanas blancas magnéticas. La sensibilidad de la espectropolarimetría a los campos magnéticos puede ser más de dos órdenes de magnitud mejor que la espectroscopia. La espectropolarimetría ha demostrado que los campos débiles, que escapan a la detección mediante técnicas espectroscópicas, son bastante comunes en las enanas blancas.

Para llevar a cabo un estudio espectropolarimétrico completo, los astrónomos del Observatorio Armagh y la Universidad de Western Ontario seleccionaron todas la enanas blancas del catálogo de Gaia en un volumen a 20 parsecs del Sol, según un comunicado del Grupo de Telescopios Isaac Newton.

Aproximadamente dos tercios de esta muestra, o aproximadamente 100, no se habían observado antes y, por lo tanto, no había datos disponibles en la literatura. En consecuencia, el equipo los observó usando el espectrógrafo y 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 una enana blanca, 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 una enana blanca desde su "nacimiento". Con mayor frecuencia, se genera o se lleva a la superficie estelar durante la fase de enfriamiento.

También encontraron que los campos magnéticos de las enanas blancas no muestran signos obvios de desintegración óhmica, nuevamente 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 envejece la enana blanca.

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 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 tanto, el magnetismo en las enanas blancas parece ser un fenómeno totalmente diferente al magnetismo de las estrellas Ap y Bp.

La frecuencia del campo magnético no solo aumenta con la edad de la enana blanca, 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 dínamo puede explicar los campos más débiles entre los observados en una enana blanca, 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, producido por un mecanismo de dínamo, es de aproximadamente un Gauss. Un mecanismo de dinamo puede explicar campos de hasta 0,1 millones de Gauss de fuerza, pero en enanas blancas se han observado campos de hasta varios cientos de millones de Gauss. Además, un mecanismo de dínamo necesita una rotación rápida, pero esto generalmente no se observa en las enanas blancas. Se necesita más investigación teórica y observacional para distanciar esta situación.