Μαγνητικά πεδία στα άστρα

Πηγή: Science, Απρίλιος 2006

Τα μαγνητικά πεδία είναι κυρίαρχα σε όλο το σύμπαν γιατί το μεγαλύτερο μέρος της ύλης είναι σε μορφή πλάσματος (ένα αέριο φορτισμένων σωματιδίων), που δημιουργούν με την κίνηση τους ηλεκτρικά ρεύματα που εν συνεχεία μπορούν να προκαλέσουν μαγνητικά πεδία.

Τέτοια πεδία είναι υπεύθυνα για φαινόμενα τόσο διαφορετικά, από τα γήινα σέλη, το ηλιακό στέμμα, τους θεαματικούς διπολικούς πίδακες υλικού που εκτοξεύονται από πρόσφατα δημιουργημένα αστέρια ή την προσαύξηση στις μαύρες τρύπες, και τη μαγνήτιση που διαχέει ολόκληρους τους γαλαξίες.

Η στροφορμή είναι επίσης κυρίαρχη στον κόσμο και συνδέεται με ένα κινούμενο ρευστό ή ένα πλάσμα που μπορεί να τροφοδοτήσει ένα μαγνητική δυναμό. Παραδείγματος χάριν, ο γήινος πυρήνας περιέχει ένα τέτοιο παράδειγμα ενός αυτοπαραγωγικού μαγνητικού δυναμό, όπως και ο ήλιος μας έχει ένα άλλο. Πράγματι, τα περισσότερα αστέρια κατορθώνουν να παραγάγουν τα μαγνητικά πεδία τους, επειδή είναι περιστρεφόμενα, μεταδίδουν τη θερμότητα, και είναι αγώγιμα σώματα. Εν τούτοις, τα αστρικά μαγνητικά πεδία είναι εμφανώς δύσκολο να μελετηθούν άμεσα. Μια νέα εργασία δείχνει πως δημιουργούνται τα μαγνητικά πεδία της επιφάνειας σε μια πολύ σημαντική κατηγορία αστεριών.

Συχνά λέγεται ότι ζούμε γύρω από ένα μέσο αστέρι. Αυτό όμως δεν ισχύει πραγματικά. Ο ήλιός μας έχει περίπου τριπλάσια μάζα από ένα μέσο αστέρι, σχεδόν δύο φορές πιο καυτό στην επιφάνειά του, και περίπου 100 φορές πιο φωτεινό από το μέσο άστρο. Αυτά τα μέσα αστέρια ("αστέρια Μ" λέγονται) είναι  πάνω από πέντε φορές πιο πολλά από όσο τα αστέρια, όπως ο ήλιος μας, και αποτελούν έτσι την πλειοψηφία των αστρικών γειτόνων μας.

Παρά την πλειοψηφία τους, δεν έχουν προσεχτεί από τους αστρονόμους περισσότερο από τα άλλα αστέρια, επειδή μέχρι σήμερα ήταν πάρα πολύ εξασθενημένα για να ανιχνευθούν με πολλές από τις διαγνωστικές τεχνικές που εφαρμόστηκαν στα αστέρια (παραδείγματος χάριν, δεν μπορείτε να δείτε κάποιο από αυτά με γυμνό μάτι ακόμα κι αν το πιο κοντινό τέτοιο αστέρι σε μας είναι ένα αστέρι Μ).

Η μεταφορά της ενέργειας στα αστέρια προκύπτει όταν είναι αποδοτικότερο να μεταφερθεί η ενέργεια μέσω μηχανικών κινήσεων παρά να ακτινοβολείται προς τα έξω μέσω του σταθερού πλάσματος. Οι συνθήκες που ευνοείται η μεταγωγή της ενέργειας προκύπτει όταν η αντίσταση (η αδιαφάνεια) του υλικού στην ακτινοβολία είναι πάρα πολύ υψηλή.

Όμως το φαινόμενο αυτό τείνει να συμβαίνει στα πιο ψυχρά υλικά, όπου υπάρχουν περισσότερες πηγές αδιαφάνειας απ' ό,τι στο πλήρως ιονισμένο πλάσμα. Κατά συνέπεια, σε άστρα πιο ψυχρά από τον ήλιο μας, η ζώνη μεταγωγής της θερμότητας τους εισχωρεί πολύ πιο βαθιά στον όγκο του άστρου αυτού. Δηλαδή πιάνει το μεγαλύτερο τμήμα των άστρων Μ.

Είναι δε γνωστό ότι το μαγνητικό δυναμό που δημιουργείται από αυτό το είδος της μεταγωγής στον ήλιό μας, αντιστρέφεται κάθε 11 χρόνια προκαλώντας τον γνωστό ηλιακό κύκλο.

Θεωρείται δε ότι προκύπτει κυρίως στο κατώτατο σημείο της ηλιακής ζώνης μεταγωγής της θερμότητας (περίπου στο 30% της απόστασης προς τον πυρήνα), όπου υπάρχει ένα στρώμα μεταξύ της ζώνης εκ μεταφοράς και της ακτινοβολίας του πυρήνα.

Ένα αστέρι όμως με μάζα το ένα τρίτο του ήλιου μας θα είναι αρκετά ψυχρό κι έτσι ολόκληρο το εσωτερικό του είναι μια ζώνη εκ μεταφοράς. Δηλαδή απουσιάζει η μεταφορά της θερμότητας μέσω ακτινοβολίας.

Προφανώς, το μαγνητικό δυναμό του πρέπει να αλλάζει εάν δεν υπάρχει κανένας πυρήνας που να ακτινοβολεί. Νομίζουμε δε ότι εκεί μόνο ένα στροβιλώδες δυναμό θα παραμένει, και ότι ένα τέτοια δυναμό μπορεί να παραγάγει μόνο μικρής κλίμακας μαγνητικά πεδία (όπως αυτό που φαίνεται να υπάρχει στο ελάχιστο του ηλιακού κύκλου).

Συγγραφέας Gibor Basri