Αστρικοί αρχαιολόγοι ανακάλυψαν απολιθωμένα ίχνη μαγνητισμού σε άστρα που έχουν πεθάνει εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια, γνωστά ως λευκοί νάνοι. Η ανακάλυψη αυτή μπορεί να βοηθήσει στην κατανόηση της μετάβασης των άστρων από τη φάση του ερυθρού γίγαντα στη συμπαγή και καυτή φάση του λευκού νάνου — μια διαδικασία που αναμένεται να βιώσει και ο Ήλιος σε περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια.

“Γνωρίζουμε ότι τα μαγνητικά πεδία μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά την εξέλιξη ενός άστρου. Ωστόσο, δεν γνωρίζουμε ακόμη πώς ακριβώς επιδρούν ή πόσο ισχυρή είναι η επίδρασή τους.”

Η ερευνητική ομάδα συνέδεσε ένα θεωρητικό μοντέλο με παρατηρήσεις άστρων σε διαφορετικά στάδια εξέλιξης, εντοπίζοντας συσχετισμούς μεταξύ των μαγνητικών πεδίων στην επιφάνεια των λευκών νάνων και εκείνων που ανιχνεύονται στους πυρήνες των ερυθρών γιγάντων. Το μοντέλο βασίζεται στην ιδέα ότι τα μαγνητικά πεδία σχηματίζονται νωρίς στη ζωή ενός άστρου και επιβιώνουν σε όλα τα μεταγενέστερα στάδια, εμφανιζόμενα τελικά στους λευκούς νάνους ως «απολιθωμένα πεδία».

Με βάση αυτές τις πληροφορίες, οι ερευνητές αξιοποίησαν μετρήσεις αστρικών ταλαντώσεων — γνωστών και ως «αστροσεισμών» — χρησιμοποιώντας τεχνικές της αστροσεισμολογίας. Αυτό τους επέτρεψε να ενισχύσουν τη θεωρία των απολιθωμένων μαγνητικών πεδίων ως εξήγηση για τον μαγνητισμό των άστρων.

«Το μαγνητικό πεδίο ενός άστρου είναι κρίσιμο για τη λειτουργία του εσωτερικού του και για το πόσο διαρκεί η ζωή του», δήλωσε ο συν-επικεφαλής της έρευνας Λούκας Άινραμχοφ από το Institute of Science and Technology Austria (ISTA). «Γενικά, οι παλαιότεροι λευκοί νάνοι τείνουν να είναι πιο μαγνητικοί από τους νεότερους».

Από τους ερυθρούς γίγαντες στους λευκούς νάνους

Για να γίνει αντιληπτή η σχέση μεταξύ ερυθρών γιγάντων και λευκών νάνων, αρκεί να εξετάσουμε την τελική εξέλιξη του Ήλιου μας. Σε περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια, ο Ήλιος θα έχει εξαντλήσει το υδρογόνο στον πυρήνα του, σταματώντας τη διαδικασία σύντηξης που παράγει ενέργεια. Χωρίς αυτή την πίεση, η βαρύτητα θα αρχίσει να τον συμπιέζει.

Καθώς ο πυρήνας του Ήλιου θα καταρρέει, τα εξωτερικά του στρώματα θα διογκωθούν έως και 100 φορές το σημερινό του μέγεθος, εισερχόμενος στη φάση του ερυθρού γίγαντα. Τότε, ο Ήλιος ενδέχεται να καταπιεί τους εσωτερικούς πλανήτες, συμπεριλαμβανομένης της Γης, φτάνοντας ίσως μέχρι την τροχιά του Άρη.

Η φάση του ερυθρού γίγαντα θα είναι σχετικά σύντομη, διαρκώντας περίπου 1 δισεκατομμύριο χρόνια. Τα εξωτερικά στρώματα θα ψυχθούν και θα διασκορπιστούν, σχηματίζοντας ένα νεφέλωμα γύρω από τον πυρήνα — το οποίο θα μετατραπεί σε έναν ψυχόμενο λευκό νάνο, το τελικό στάδιο ζωής για άστρα παρόμοιας μάζας με του Ήλιου.

Πρόσφατες μελέτες των ερυθρών γιγάντων μέσω αστροσεισμών — αντίστοιχων των σεισμών στη Γη — αποκάλυψαν την ύπαρξη μαγνητικών πεδίων στους πυρήνες τους. Οι λευκοί νάνοι, αντίθετα, διαθέτουν μαγνητισμό στις επιφάνειές τους. Ο Άινραμχοφ και η ομάδα του πιστεύουν ότι η θεωρία των απολιθωμένων πεδίων συνδέει αυτά τα δύο φαινόμενα, παρά το γεγονός ότι η θεωρία αυτή είχε χάσει έδαφος τα τελευταία χρόνια.

«Επειδή ένας λευκός νάνος είναι ο εκτεθειμένος πυρήνας ενός ερυθρού γίγαντα, οι παρατηρήσεις αυτές ουσιαστικά εξετάζουν το ίδιο τμήμα του άστρου σε διαφορετικά στάδια ζωής», εξήγησε ο Άινραμχοφ. «Αν το μαγνητικό πεδίο που παρατηρείται στη φάση του ερυθρού γίγαντα είναι το ίδιο με αυτό που βλέπουμε στην επιφάνεια του λευκού νάνου, τότε η θεωρία των απολιθωμένων πεδίων μπορεί να εξηγήσει τη σύνδεση».

Το μαγνητικό αποτύπωμα των άστρων

Η ομάδα θεωρεί ότι, μετά τη φάση του ερυθρού γίγαντα, η αποβολή των εξωτερικών στρωμάτων αφήνει χαρακτηριστικά ίχνη στην επιφάνεια του λευκού νάνου. Καθοριστικό ρόλο παίζει το πόσο βαθιά εκτείνεται το μαγνητικό πεδίο στον πυρήνα του ερυθρού γίγαντα.

«Για να συνδεθούν τα μαγνητικά πεδία των λευκών νάνων με εκείνα των προγόνων τους, ένα μεγαλύτερο ποσοστό της μάζας του άστρου πρέπει να είναι μαγνητισμένο», σημείωσε ο Άινραμχοφ. «Αυτό δεν σημαίνει ότι τα άστρα είναι πιο ισχυρά μαγνητισμένα, αλλά ότι το πεδίο εκτείνεται σε μεγαλύτερο μέρος του πυρήνα».

Οι επιστήμονες διαπίστωσαν επίσης ότι η εξέλιξη ενός άστρου επηρεάζει τη γεωμετρία του μαγνητικού του πεδίου. Αντί να είναι συγκεντρωμένο σε ένα σημείο, σχηματίζει δομές παρόμοιες με τα τμήματα μιας μπάλας μπάσκετ — πιο ισχυρές κοντά στην επιφάνεια απ’ ό,τι στο κέντρο.

Τα ευρήματα αυτά ενδέχεται να προσφέρουν νέα στοιχεία για το μέλλον του Ήλιου και για τη φύση του εσωτερικού του. «Δεν γνωρίζουμε ακόμη αν ο πυρήνας του Ήλιου είναι μαγνητικός. Αν αποδειχθεί ότι είναι, τότε αυτό θα αλλάξει όσα γνωρίζουμε για τα αστρικά μοντέλα», υπογράμμισε ο Άινραμχοφ. «Η έρευνά μας δείχνει ότι πιθανότατα όλα τα άστρα είναι μαγνητικά, απλώς δεν μπορούμε πάντα να ανιχνεύσουμε τον μαγνητισμό τους».

Ακολουθώντας αυτή τη γραμμή έρευνας, οι επιστήμονες ίσως ανακαλύψουν ότι ο Ήλιος — ηλικίας 4,6 δισεκατομμυρίων ετών — έχει περισσότερα χρόνια ζωής απ’ όσα υπολογίζαμε. «Αν ο Ήλιος μπορέσει να μεταφέρει υδρογόνο από τα εξωτερικά του στρώματα στον πυρήνα, θα μπορούσε να επιμηκύνει τη ζωή του. Ένας τρόπος να το πετύχει αυτό είναι μέσω ισχυρών μαγνητικών πεδίων», κατέληξε ο Άινραμχοφ.