1/4的白矮星會(huì)在強(qiáng)大的磁場(chǎng)中結(jié)束生命。圖片來(lái)源：英國(guó)阿馬天文臺(tái)Calcada

　　至少有1/4的白矮星會(huì)以磁星的形式結(jié)束生命，因此磁場(chǎng)是白矮星物理學(xué)的一個(gè)重要組成部分。這一新見(jiàn)解是科學(xué)家對(duì)一個(gè)體積不大的白矮星樣本進(jìn)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(chǎng)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(chǎng)，但它何時(shí)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(chǎng)的機(jī)制是什么，仍然未知。

　　天文觀測(cè)經(jīng)常有強(qiáng)烈的偏差。因?yàn)榘装鞘菫l死的恒星，隨著時(shí)間的推移會(huì)，它們會(huì)變得更冷，變得越來(lái)越弱。因此，觀測(cè)結(jié)果傾向于研究最亮的白矮星，這些天體溫度相對(duì)更高、更年輕。不過(guò)，還有一種更微妙和反直覺(jué)的影響，由于其簡(jiǎn)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(cè)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(biāo)的觀測(cè)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(gè)問(wèn)題是，大多數(shù)小波譜的觀測(cè)是用光譜技術(shù)進(jìn)行的，只對(duì)最強(qiáng)的磁場(chǎng)敏感，因此很大一部分磁性小波譜不能識(shí)別出來(lái)。極化光譜法對(duì)磁場(chǎng)的靈敏度比光譜學(xué)高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上。光譜偏光法已經(jīng)證明，弱場(chǎng)通過(guò)光譜技術(shù)無(wú)法探測(cè)，實(shí)際上在白矮星中很常見(jiàn)。

　　為了進(jìn)行一個(gè)完整的光譜偏振調(diào)查，來(lái)自英國(guó)阿馬天文臺(tái)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(cè)器觀測(cè)的距離太陽(yáng)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(gè)白矮星此前尚未被觀察到，在文獻(xiàn)中沒(méi)有可用的數(shù)據(jù)。研究小組因此使用了威廉·赫歇爾望遠(yuǎn)鏡（WHT）上的ISIS攝譜儀和偏振儀，以及其他望遠(yuǎn)鏡上的類(lèi)似儀器來(lái)觀察它們。

　　他們發(fā)現(xiàn)，在白矮星生命初期，當(dāng)恒星內(nèi)部不再產(chǎn)生能量，并開(kāi)始冷卻階段時(shí)，磁場(chǎng)非常罕見(jiàn)。因此，在白矮星“誕生”之初，磁場(chǎng)似乎并不是它的特征。最常見(jiàn)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(chǎng)沒(méi)有顯示出明顯的歐姆損耗跡象，再次表明這些磁場(chǎng)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(chǎng)頻率會(huì)隨著白矮星的年齡增加而增加，而且磁場(chǎng)頻率與恒星質(zhì)量也有關(guān)系有，在恒星的碳氧核心開(kāi)始結(jié)晶后，磁場(chǎng)出現(xiàn)得更頻繁。發(fā)電機(jī)機(jī)制可以解釋在白矮星中觀測(cè)到的最弱磁場(chǎng)，最近的工作表明，同樣的機(jī)制可以產(chǎn)生比原來(lái)預(yù)測(cè)的更強(qiáng)的磁場(chǎng)。

　　例如在“地核發(fā)電機(jī)”的驅(qū)動(dòng)下，地心外核中處于熔融狀態(tài)的金屬鐵的持續(xù)對(duì)流過(guò)程形成地球磁場(chǎng)。由地核發(fā)電機(jī)機(jī)制產(chǎn)生的地磁場(chǎng)強(qiáng)度約為1高斯。相比之下，發(fā)電機(jī)機(jī)制可以解釋高達(dá)10萬(wàn)高斯強(qiáng)度的場(chǎng)，但在白矮星中觀測(cè)到高達(dá)數(shù)億高斯的場(chǎng)。此外，發(fā)電機(jī)機(jī)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(jìn)一步的理論和觀測(cè)研究來(lái)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(guó)科學(xué)報(bào)

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