Магнітне поле навчилися вимірювати прямо всередині зірок

Група вчених з США, Австралії, Данії та Франції розробила спосіб вимірювання магнітних полів ядер червоних гігантів. Для цього команда пропонує використовувати методи астросейсмології. Результати своєї роботи дослідники опублікували в.

Хвилі в зірках можуть бути розділені на три типи: акустичні (p-моди; збуджуються внутрішніми флуктуаціями тиску всередині зірок; їх динаміка визначається локальною швидкістю звуку), гравітаційними (g-моди; збуджуються спливанням більш легких і зануренням більш важких елементів газу; не треба плутати з гравітаційними хвилями з ОТГ) і поверхнево-гравітаційні (f-моди; зродні океанським хвилям, що поширюються вздовж зоряної поверхні, теж не треба плутати з ОТГ). Червоні гіганти відрізняються від зірок головної послідовності (таких, як наше Сонце, детальніше про класифікацію зірок можна прочитати в нашому недавньому матеріалі). Ядра червоних гігантів набагато щільніше, ніж ядра молодих зірок, тому звукові хвилі не відображаються від їх ядер (як відбувається з молодими зірками), замість цього акустичні хвилі перетворюються на гравітаційні.

У коливаннях зірок є кілька різних мод, переважання однієї з яких залежить від розміру зірки. Однією з мод коливань є дипольна, при якій одна півкуля зірки світиться трохи яскравіше за іншу. При обертанні зірок з переважанням дипольної коливальної моди в спектрі в їх світності спостерігаються мінімуми і максимуми.

Сильні магнітні поля, присутні поблизу ядер, порушують поширення гравітаційних хвиль, в результаті чого відбувається розсіювання енергії і замикання хвиль всередині ядра. Фуллер і співавтори ввели термін «магнітний парниковий ефект» для опису цього явища, оскільки воно дійсно нагадує земний парниковий ефект (парникові гази «замикають» тепло на планеті). Захоплення гравітаційних хвиль призводить до втрати частини енергії коливань, тому зміна світності півкуль внаслідок дипольних коливань слабшає, а отже, змінюється і спектр світності зірки.

У 2013 році телескоп «Кеплер» виявив кілька червоних гігантів, у яких були придушені дипольні коливальні моди (ефект був ослаблений або відсутній). Дослідники пояснюють це придушення магнітним парниковим ефектом. Розрахунки показують, що ефект спостерігається при індукції поля всередині зірки більше 10 тесла (для порівняння, середнє магнітне поле Землі дорівнює 50 мікротеслу). Максимальне виявлене в роботі магнітне поле всередині червоного гіганта склало приблизно тисячу тесла.

За словами авторів, відкриття може пролити світло на питання, чому не всі зірки після «смерті» утворюють об'єкти з сильним магнітним полем і в цілому поліпшити розуміння походження магнітних полів на поверхнях «зоряних трупів», оскільки магнітні поля всередині червоних гігантів можна порівняти з такими на поверхнях деяких нейтронних зірок і білих карликів.