Магнитное поле научились измерять прямо внутри звезд

Визуализация спирали вокруг красного гиганта R Скульптора, изображение получено с помощью радиотелескопа ALMA.

Изображение: European Southern Observatory / flickr.com

Группа ученых из США, Австралии, Дании и Франции разработала способ измерения магнитных полей ядер красных гигантов. Для этого команда предлагает использовать методы астросейсмологии. Результаты своей работы исследователи опубликовали в Science.

Волны в звездах могут быть разделены на три типа: акустические (p-моды; возбуждаются внутренними флуктуациями давления внутри звёзд; их динамика определяется локальной скоростью звука), гравитационными (g-моды; возбуждаются всплыванием более лёгких и погружением более тяжёлых элементов газа; не надо путать с гравитационными волнами из ОТО) и поверхностно-гравитационные (f-моды; сродни океанским волнам, распространяющимся вдоль звёздной поверхности, тоже не надо путать с ОТО). Красные гиганты отличаются от звезд главной последовательности (таких, как наше Солнце, подробнее про классификацию звезд можно прочитать в нашем недавнем материале). Ядра красных гигантов гораздо плотнее, чем ядра молодых звезд, поэтому звуковые волны не отражаются от их ядер (как происходит с молодыми звездами), вместо этого акустические волны преобразуются в гравитационные.

В колебаниях звезд есть несколько различных мод, преобладание одной из которых зависит от размера звезды. Одной из мод колебаний является дипольная, при которой одно полушарие звезды светится немного ярче другого. При вращении звезд с преобладанием дипольной колебательной моды в спектре в их светимости наблюдаются минимумы и максимумы.

Сильные магнитные поля, присутствующие вблизи ядер, нарушают распространение гравитационных волн, в результате чего происходит рассеяние энергии и запирание волн внутри ядра. Фуллер и соавторы ввели термин «магнитный парниковый эффект» для описания этого явления, поскольку оно действительно напоминает земной парниковый эффект (парниковые газы «запирают» тепло на планете). Захват гравитационных волн приводит к потере части энергии колебаний, поэтому изменение светимости полушарий вследствие дипольных колебаний ослабевает, а следовательно, изменяется и спектр светимости звезды.

В 2013 году телескоп «Кеплер» обнаружил несколько красных гигантов, у которых были подавлены дипольные колебательные моды (эффект был ослаблен или отсутствовал). Исследователи объясняют это подавление магнитным парниковым эффектом. Расчеты показывают, что эффект наблюдается при индукции поля внутри звезды более 10 тесла (для сравнения, среднее магнитное поле Земли равно 50 микротесла). Максимальное обнаруженное в работе магнитное поле внутри красного гиганта составило приблизительно тысячу тесла.

По словам авторов, открытие может пролить свет на вопрос, почему не все звезды после «смерти» образуют объекты с сильным магнитным полем и в целом улучшить понимание происхождения магнитных полей на поверхностях «звездных трупов», поскольку магнитные поля внутри красных гигантов сопоставимы с таковыми на поверхностях некоторых нейтронных звезд и белых карликов.

Евгений Анохин

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.