天文學家發現可能產生巨大白矮磁場的機制


天體物理學中最引人注目的現象之一就是磁場的存在。像地球一樣,恆星和恆星殘骸(例如:白矮星)也有磁場。白矮星的磁場比地球強一百萬倍。自從1970年代發現第一顆磁性白矮星以來,它們的起源一直是個謎。雖然天文學家提出幾種理論,但是沒有一個理論能夠解釋作為單顆恆星和在不同雙星環境中磁性白矮星的不同發生率。

解決不確定性可能要歸功於國際天體物理學家團隊的研究,他們包括英國華威大學(University of Warwick)的波里斯·甘西克(Boris Gänsick)教授和智利聖瑪麗亞大學(Universidad Santa María in Chile)的麥太亞·史瑞伯(Matthias Schreiber)教授領導的研究小組發現,一種類似於在地球和其它行星上產生磁場的發電機機制也可以在白矮星中起作用,而且能夠產生更強的磁場。

華威大學物理系教授甘西克表示,一段時間以來,我們對白矮星磁場的理解都存在一些缺失,因為從觀測獲得的統計數據根本沒有意義。至少在其中一些恆星,由發電機產生磁場的想法可以解決這些矛盾。有些人可能還記得單車(又稱為:自行車、腳踏車)上的發電機:轉動磁鐵會產生電流。在這裡,它反過來起作用,物料的運動會導致產生電流,而電流又會產生磁場。

史瑞伯解釋,在地球上,發電機的主要成分是對流幔包圍的實心核,它是對流液態鐵包圍的實心鐵核。當白矮星充分冷卻後,也會發生類似的情況。白矮星非常熱,由液態碳和氧組成,一開始,彈出它外殼後,當它充分冷卻,開始在中心結晶,構造變得與地球相似,有對流液體包圍的實心核。由於液體在白矮星中的速度可能比在地球上高得多,因此產生的磁場可能要強得多。這種發電機機制可以解釋強磁白矮星在許多不同情況下發生機會,尤其是白矮星的發生率。

史瑞伯補充,這項研究可以解決幾十年的問題。想法的優點在於磁場產生的機制與行星相同。這項研究解釋了白矮星中磁場的產生方式以及為什麼這些磁場比地球上的磁場強得多。是一個跨學科團隊如何解決僅一個領域的專家可能會遇到的問題的一個很好的例子。

【圖、文:節譯自英國華威大學2021年4月30日新聞公佈】研究全文刊登在2021年4月29日出版的《自然-天文學》期刊

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