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As anãs brancas tornam-se magnéticas com a idade

Giuseppe Parisi

A anã branca ZTF J1901+1458

Pelo menos uma em cada quatro anãs brancas termina a sua vida como uma estrela magnética. Os campos magnéticos são, por isso, um componente essencial da física das anãs brancas.

Novas informações sobre o magnetismo de estrelas degeneradas, de uma análise recente de uma amostra de volume limitado de anãs brancas, forneceram a melhor evidência obtida até agora de como a frequência do magnetismo nas anãs brancas se correlaciona com a idade.

Isto pode ajudar a explicar a origem e evolução dos campos magnéticos nas anãs brancas.

Mais de 90% das estrelas na nossa galáxia terminam as suas vidas como anãs brancas. Embora muitas tenham um campo magnético, ainda não se sabe quando aparece à superfície, se evolui durante a fase de arrefecimento de uma anã branca e, principalmente, quais são os mecanismos que o geram.

As observações astronómicas estão frequentemente sujeitas a fortes vieses. Dado que as anãs brancas são estrelas moribundas, tornam-se mais frias e, portanto, cada vez mais fracas ao longo do tempo. Como consequência, as observações tendem a favorecer o estudo das anãs brancas mais brilhantes, que são mais quentes e mais jovens.

Existe também um efeito mais subtil e contraintuitivo. Devido ao seu estatuto degenerado, as anãs brancas mais massivas são mais pequenas do que as menos massivas (imagine uma série de esferas onde as mais pequenas são as mais pesadas). Dado que as anãs brancas mais pequenas também são mais ténues, as observações tendem a favorecer também as estrelas menos massivas.

Em resumo, as observações de alvos selecionados de acordo com o seu brilho (por exemplo, observar todas as anãs brancas mais brilhantes do que uma certa magnitude) tendem a concentrar-se em estrelas jovens e menos massivas, negligenciando totalmente as anãs brancas mais antigas.

Outro problema é que a maioria das observações de anãs brancas são feitas com técnicas espectroscópicas sensíveis apenas aos campos magnéticos mais fortes, falhando assim em identificar uma fração substancial de anãs brancas magnéticas.

A sensibilidade da espectropolarimetria aos campos magnéticos pode ser mais de duas ordens de magnitude maior do que a da espectroscopia. A espectropolarimetria demonstrou que os campos fracos, que escapam à deteção por meio de técnicas espectroscópicas, são bastante comuns nas anãs brancas.

Para realizar um levantamento espectropolarimétrico completo, astrónomos do Observatório Armagh e da Universidade de Western Ontario selecionaram todas as anãs brancas do catálogo Gaia num volume até 20 parsecs do Sol. Cerca de dois-terços desta amostra, ou aproximadamente 100 anãs brancas, ainda não tinham sido observadas antes e, portanto, não havia dados disponíveis na literatura.

A equipa observou-as usando o espectrógrafo e polarímetro ISIS acoplado ao Telescópio William Herschel, juntamente com instrumentos semelhantes noutros telescópios.

Os cientistas descobriram que os campos magnéticos são raros no início da vida de uma anã branca, quando a estrela deixa de produzir energia no seu interior e inicia a sua fase de arrefecimento. Portanto, um campo magnético não parece ser característico de uma anã branca desde o seu “nascimento”.

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Na maioria das vezes, ou é produzido ou trazido para a superfície estelar durante a fase de arrefecimento da anã branca.

Também descobriram que os campos magnéticos das anãs brancas não mostram sinais óbvios de decaimento Ohmico, novamente uma indicação de que estes campos são gerados durante a fase de arrefecimento, ou pelo menos continuam a emergir à superfície estelar conforme a anã branca envelhece.

Esta imagem é totalmente diferente do que é observado, por exemplo em estrelas magnéticas Ap e Bp da sequência principal superior, onde se verifica que não apenas os campos magnéticos estão presentes assim que a estrela atinge a sequência principal de idade zero, mas também que a intensidade do campo diminui rapidamente com o tempo.

O magnetismo nas anãs brancas, portanto, parece ser um fenómeno totalmente diferente do magnetismo das estrelas Ap e Bp.

Não só a frequência do campo magnético aumenta com a idade da anã branca, mas sabe-se que a frequência está correlacionada com a massa estelar, e que os campos aparecem com mais frequência depois do núcleo de carbono-oxigénio da estrela começar a cristalizar.

Um mecanismo de dínamo pode explicar os campos mais fracos entre aqueles observados nas anãs brancas, e trabalhos recentes sugerem que o mesmo mecanismo poderia ser capaz de produzir campos mais fortes do que o originalmente previsto.

Para efeitos de comparação, a força do campo magnético da Terra, produzido por um mecanismo de dínamo, é de cerca de um gauss. Um mecanismo de dínamo pode explicar campos de até 0,1 milhões gauss, mas nas anãs brancas foram observados campos com até várias centenas de milhões gauss.

Além disso, um mecanismo de dínamo precisa de rotação rápida, mas isto não é geralmente observado nas anãs brancas. São necessárias mais investigações teóricas e observacionais para resolver esta questão.

O artigo científico foi publicado na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

  // CCVAlg

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