Новейшее исследование проливает свет на таинственную связь между магнетизмом ядер красных гигантов и поверхностными полями белых карликов. Это открытие не только меняет наше представление о звездной эволюции, но и предлагает свежий взгляд на грядущую судьбу нашего собственного Солнца.
Астрономы, словно космические детективы, обнаружили поразительный «ископаемый» магнетизм в давно угасших звездах, известных как белые карлики. Это сенсационное открытие раскрывает, как звезды преобразуются из раздутых красных гигантов в плотные, медленно остывающие белые карлики. Именно такой путь предстоит пройти и нашему Солнцу примерно через 5 миллиардов лет.
Исследовательская команда успешно объединила сложную теоретическую модель с реальными наблюдениями за звездами на разных этапах их жизненного цикла. Они установили прямую связь между магнитными полями, обнаруженными на поверхностях белых карликов, и магнетизмом, зафиксированным в ядрах красных гигантов, как сообщает издание Space.
Суть предложенной ими модели заключается в том, что магнитные поля, возникшие на ранних стадиях жизни звезды, сохраняются на протяжении всех последующих эволюционных фаз. В конечном итоге эти поля проявляются на белых карликах спустя миллиарды лет, действуя как древние «ископаемые поля».
Вооружившись этими ценными данными, ученые применили методы астеросейсмологии, тщательно изучая звездные осцилляции, которые часто называют «звездотрясениями». Это позволило им значительно углубить теорию ископаемого поля, предлагая новое объяснение природы звездного магнетизма.
«Магнитное поле звезды важно для того, как звезда функционирует внутри, как долго она живет и эволюционирует», – подчеркнул соруководитель группы Лукас Айнрамхоф из Австрийского института науки и технологий (ISTA). Он добавил: «Как правило, более старые белые карлики имеют тенденцию быть более магнитными, чем молодые».
От пылающих гигантов к остывающим карликам
Примерно через пять миллиардов лет наше Солнце полностью израсходует запасы водорода в своем ядре. Это приведет к остановке ядерного синтеза, процесса, который превращает водород в гелий и является основным источником солнечной энергии.
В результате внешнее давление, которое сейчас противодействует гравитационному коллапсу Солнца, исчезнет. Ядро звезды начнет стремительно сжиматься, а ее внешние слои, где синтез еще будет продолжаться, раздуются примерно в сто раз, возможно, даже больше, чем их нынешняя ширина.
Это и станет фазой красного гиганта. В этот период Солнце может поглотить все каменистые планеты Солнечной системы, включая Землю, вплоть до орбиты Марса.
Фаза красного гиганта для Солнца будет относительно короткой, по прогнозам, она продлится всего около одного миллиарда лет. Постепенно внешние слои звезды остынут и рассеются в бескрайних просторах космоса.
После этого останется лишь туманность из бывшего звездного вещества, окружающая ядро Солнца. Это ядро превратится в обнаженный, медленно остывающий звездный остаток, известный как белый карлик.
Именно так завершается жизненный цикл всех звезд, чья масса сопоставима с массой нашего Солнца.
Совсем недавно ученые, занимающиеся изучением звезд, начали исследовать внутреннее строение красных гигантов, используя метод «звездотрясений». Этот подход аналогичен тому, как земные сейсмологи применяют сейсмические волны для изучения недр нашей планеты.
Такие исследования выявили присутствие магнитных полей в ядрах красных гигантов. При этом белые карлики, как показывают наблюдения, обладают отчетливыми магнитными полями на своих поверхностях.
Лукас Айнрамхоф и его коллеги убеждены, что модель ископаемого поля звездного магнетизма способна объединить эти магнитные поля, наблюдаемые на двух разных этапах звездной эволюции. Это особенно примечательно, учитывая, что в последние годы данная теория несколько утратила свою популярность среди научного сообщества.
«Поскольку белый карлик – это обнаженное ядро красного гиганта, сбросившего свои внешние слои, эти различные наблюдения по сути изучают одну и ту же область недр звезды на разных этапах эволюции», – подчеркнул Айнрамхоф. Он продолжил: «Если магнитное поле, наблюдаемое во время фазы красного гиганта, совпадает с тем, которое эволюционирует и наблюдается на поверхности белого карлика, то теория ископаемого поля может объяснить и связать эти наблюдения».
Айнрамхоф и его команда выдвигают гипотезу, что после фазы красного гиганта, когда звезда сбрасывает свои внешние слои, на поверхности ее преемника – белого карлика – остаются характерные магнитные «отпечатки».
Ключевым аспектом здесь является степень распространения магнетизма в ядре красного гиганта. «Чтобы связать магнитные поля, наблюдаемые на поверхности старых белых карликов, с теми, что обнаружены в ядре их предшественников – красных гигантов, намагниченной должна быть большая часть звезды», – пояснил Айнрамхоф.
Он добавил: «Однако это не означает, что звезды намагничены сильнее, а только то, что магнитные поля должны охватывать большую часть их ядра уже на ранних этапах».
Команда исследователей также выяснила, как эволюция звезды влияет на конфигурацию ее магнитного поля. Они обнаружили, что вместо того, чтобы быть сконцентрированным в одной точке, поле формирует сегментированную структуру, напоминающую поверхность баскетбольного мяча.
Эта структура оказывается сильнее у поверхности звезды, чем в ее ядре. Все эти открытия способны значительно улучшить понимание учеными будущего Солнца, а также общего состояния нашей звезды глубоко под ее видимой поверхностью.
«Мы до сих пор не знаем, является ли ядро Солнца магнитным. Хотя это наша собственная звезда, мы практически слепы к тому, что происходит в ее центре», – признался Айнрамхоф. Он продолжил: «Текущие прогнозы предполагают, что ядро Солнца не является магнитным. Но если окажется, что это не так, эта информация изменит все наши знания и все модели, на которых мы основывали свою работу. Учитывая, как мало мы знаем на данном этапе, наше исследование предполагает, что звезды, скорее всего, все магнитные. Но мы не всегда можем обнаружить этот магнетизм».
Следуя по пути, намеченному этой командой, ученые могут также прийти к выводу, что нашей звезде, возраст которой составляет 4,6 миллиарда лет, возможно, отведено немного больше времени, чем предполагается сейчас.
«Если Солнце сможет каким-то образом перенести водород из внешних слоев в ядро, оно сможет прожить дольше. Одним из способов сделать это могут быть сильные магнитные поля», – предположил Айнрамхоф. Он также предупредил: «Однако магнитные поля могут привести и к совершенно иному результату».
