Camp magnètic estel·lar

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
El camp magnètic del sol condueix una massiva ejecció de plasma. NOAA image.

Un camp magnètic estel·lar és un camp magnètic generat pel moviment del plasma conductiu dins d'una estrella de la seqüència principal, que és una forma de transport d'energia que involucra al moviment físic de material. El camp magnètic exerceix una força sobre el plasma, augmentant efectivament la pressió sense un guany comparable en la densitat. Com a resultat, la regió magnetitzada s'eleva relativament pel que fa a la resta del plasma, fins que arriba a la fotosfera de l'estrella. Això crea les taques solars i els bucles en la corona solar.[1]

Mesurament[modifica | modifica el codi]

L'espectre més baix demostra l'efecte Zeeman després d'aplicar un camp magnètic a la font superior.

El camp magnètic d'una estrella pot ser mesurat per mitjà de l'efecte Zeeman. Normalment els àtoms de l'atmosfera d'una estrella absorbeixen certes freqüències o longituds d'ona en l'espectre electromagnètic, produint línies fosques d'absorció dins de l'espectre de l'estrella. Quan els àtoms es troben dins d'un camp magnètic, aquestes línies d'absorció se separen en múltiples línies separades per un petit espai. Addicionalment l'energia es polaritza amb una orientació que depèn de l'orientació del camp magnètic. Per tant, la força i la direcció del camp magnètic de les estrella poden ser determinats examinant les línies de l'efecte Zeeman.[2][3]

Hom usa un espectropolarímetre este·lar per a mesurar el camp magnètic d'una estrella. Aquest instrument consisteix en un espectrògraf combinat amb un polarímetre. El primer instrument dedicat a l'estudi de camps magnètics estel·lars va ser el NARVAL, que va ser muntat al telescopi Bernard Lyot del Pic del Migdia de Bigorra en els Pirineus francesos.[4]

Generació del camp[modifica | modifica el codi]

Es creu que els camps magnètics estel·lars es formen dins de la zona convectiva de l'estrella. La circulació convectiva del plasma conductor funciona com una dinamo. Aquesta activitat destrueix el camp magnètic primordial de l'estrella, llavors genera un camp magnètic bipolar. Com que l'estrella experimenta una rotació diferencial—rotant a diferents velocitats a diverses latituds—, el magnetisme s'enrotlla en un camp toroidal de cordes de flux que queda embolicat al voltant de l'estrella. Els camps poden convertir-se en altament concentrats, produint activitat quan emergeixen a la superfície.[5]

Activitat superficial[modifica | modifica el codi]

Les taques solars són regions d'intensa activitat magnètica en la superfície de l'estrella (al Sol hi ha taques solars periòdiques). Aquestes formen un component visible tubs de flux que es formen dins de la zona de convecció de l'estrella. Degut a la rotació diferencial de l'estrella, els tubs s'estenen i es corben, inhibint la convecció i produint zona de temperatura inferior a la norma.[6] Els anells coronals sovint es formen per sobre de les taques solars, provinents de línies de camp magnètic que s'han estès cap enfora dins la corona solar. Això alhora servei per escalfar la corona fins a temperatures per sobre del milió de kèlvins.[7]

Els camps magnètics lligats a les taques solars i anells coronals estan associats a erupcions solars, i associats a l'ejecció de massa coronal. El plasma escalfat a desenes de milions de kèlvins, i les partícules s'acceleren escapant de la superfície de l'estrella a velocitats extremes.[8]

L'activitat superficial sembla estar relacionada amb l'edat i la rotació de les estrelles de la seqüència principal. Les estrelles joves amb un índex de rotació elevats exhibeixen una forta activitat. En contrast, les estrelles de mitjana edat com el Sol amb índexs de rotació més lents mostren nivell més baixos d'activitat que a més varia en cicles. Algunes estrelles velles no mostren pràctiment activitat, el que podria significar que han entrat en una calma comparable al mínim de Maunder del Sol. Les mesures en la variació de l'activitat estel·lar poden ser útils per determinar els índexs de rotació diferencial d'una estrella.[9]

Taques solars

Estrelles magnètiques[modifica | modifica el codi]

Camp magnètic superficial de SU Aur (una estrella jove de tipus T Tauri)

Una estrella T Tauri és un tipus d'estrella preseqüència principal que s'està escalfant a través de la contracció gravitacional i que encara no ha començat a cremar hidrogen al seu nucli. Són estrelles variables que són magnèticament actives. El camp magnètic d'aquestes estrelles es creu que interacciona amb el seu potent vent estel·lar, transferint moment angular al disc protoplanetari que l'envolta. Això permet a l'estrella frenar el seu índex de rotació mentre es col·lapsa.[10]

Les petites estrelles de classe M (amb 0.1–0.6 masses solars) que mostren una variabilitat ràpida i irregular es coneixen com a estrelles fulgurants. Es pensa que aquestes fluctuacions són causades per erupcions, encara que l'activitat és molt més forta en relació a la mida de l'estrella. Les erupcions en aquesta classe d'estrelles poden estendre's fins al 20% de la circumferència, i irradiar la major part de la seva energia en l'espectre blau i ultraviolat.[11]

Les nebuloses planetàries es formen quan una estrella gegant vermella ejecta la seva cobertura exterior, formant una capa de gas que s'expandeix. No obstant això, encara no està clar per què aquests capes no són sempre simètricament esfèriques. El 80% de les nebuloses planetàries no tenen forma esfèrica: en canvi tenen formes bipolars o el·líptiques. Una hipòtesi per la formació de formes no esfèriques és l'efecte del camp magnètic de l'estrella. En comptes d'espandir-se uniformement en totes les direccions, el plasma ejectat tendeix a sortir pels pols magnètics. Les observacions de les estrelles centrals d'almenys quatre nebuloses planetàries han confirmat que posseeixen potents camps magnètics.[12]

Després que algunes estrelles massives cessen la seva fusió termonuclear, una porció de la seva massa s'esfondra en un cos compacte de neutrons anomenat estrella de neutrons. Aquests cossos retenen una part significativa del camp magnètic de l'estrella original, però el col·lapse en mida causa l'enfortiment d'aquest camp. La rotació ràpìda d'aquestes estrelles de neutrons col·lapsades esdevindrà un púlsar, que emet una estreta banda d'energia que pot apuntar cap a l'observador periòdicament. Una forma extrema d'una estrella de neutrons magnetitzada és un magnetar, formats com a resultat del col·lapse d'un nucli de supernova.[13] L'existència d'aquestes estrelles va ser confirmada en 1998 amb els mesurament de l'estrella SGR 1806-20. El camp magnètic d'aquesta estrella ha incrementat la temperatura superficial fins a 18 milions de K i allibera enormes quantitats d'energia en forma d'esclat de raigs gamma.[14]

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. Brainerd, Jerome James. «X-rays from Stellar Coronas». The Astrophysics Spectator, July 6, 2005. [Consulta: 2007-06-21].
  2. Wade, Gregg A. (July 8-13, 2004). "Stellar Magnetic Fields: The view from the ground and from space". The A-star Puzzle: Proceedings IAU Symposium No. 224: 235-243, Cambridge, England: Cambridge University Press. Data de consulta {Plantilla:Accessdate].  
  3. Basri, Gibor. «Big Fields on Small Stars». Science, vol. 311, 5761, 2006, pàg. 618-619 [Consulta: 4 febrer 2007].
  4. Staff. «NARVAL: First Observatory Dedicated To Stellar Magnetism». Science Daily, February 22, 2007 [Consulta: 21 juny 2007].
  5. Piddington, J. H.. «On the origin and structure of stellar magnetic fields». Astrophysics and Space Science, vol. 90, 1, 1983, pàg. 217-230 [Consulta: 21 juny 2007].
  6. Sherwood, Jonathan. «Dark Edge of Sunspots Reveal Magnetic Melee». University of Rochester, December 3, 2002 [Consulta: 21 juny 2007].
  7. Hudson, H. S.; Kosugi, T.. «How the Sun's Corona Gets Hot». Science, vol. 285, 5429, 1999, pàg. 849 [Consulta: 21 juny 2007].
  8. Hathaway, David H. «Solar Flares». NASA, January 18, 2007. [Consulta: 2007-06-21].
  9. Berdyugina, Svetlana V. «Starspots: A Key to the Stellar Dynamo». Living Reviews, 2005. [Consulta: 2007-06-21].
  10. Küker, M.; Henning, T.; Rüdiger, G.. «Magnetic Star-Disk Coupling in Classical T Tauri Systems». The Astrophysical Journal, vol. 589, 2003, pàg. 397-409 [Consulta: 21 juny 2007].
  11. Templeton, Matthew. «Variable Star Of The Season: UV Ceti». AAVSO, Autumn 2003. [Consulta: 2007-06-21].
  12. Jordan, S.; Werner, K.; O'Toole, S.. «First Detection Of Magnetic Fields In Central Stars Of Four Planetary Nebulae». Space Daily, January 06, 2005 [Consulta: 23 juny 2007].
  13. Duncan, Robert C. «'Magnetars', Soft Gamma Repeaters, and Very Strong Magnetic Fields». University of Texas at Austin, 2003. [Consulta: 2007-06-21].
  14. Isbell, D.; Tyson, T.. «Strongest Stellar Magnetic Field yet Observed Confirms Existence of Magnetars». NASA/Goddard Space Flight Center, May 20, 1998 [Consulta: 24 maig 2006].

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]