Saktar ner stjärnor

Pin
Send
Share
Send

En av de långvariga utmaningarna inom stjärnas astronomi är att förklara varför stjärnor roterar så långsamt. För att förklara denna rotationsbromsning har astronomer åberopat en växelverkan mellan den bildande stjärnans magnetfält och att bilda ackretionsskivan. Denna interaktion skulle bromsa stjärnan så att ytterligare kollaps kan äga rum. Denna förklaring är nu över 40 år gammal, men hur har den hållit i takt med att den har åldrats?

En av de största utmaningarna för att testa denna teori är att den gör förutsägelser som är direkt testbara. Fram till nyligen kunde astronomer inte direkt observera circumstellar-skivor runt nybildade stjärnor. För att komma runt detta har astronomer använt statistiska undersökningar och letat indirekt efter dessa skivor. Eftersom dammskivor kommer att värmas av den bildande stjärnan kommer system med dessa skivor att ha extra emission i den infraröda delen av spektra. Enligt magnetbromsningsteorin bör unga stjärnor med skivor rotera långsammare än de utan. Denna förutsägelse bekräftades 1993 av ett team av astronomer under ledning av Suzan Edwards vid University of Massachusetts, Amherst. Många andra studier bekräftade dessa allmänna fynd men tilllade ett ytterligare lager till bilden; stjärnor bromsas av sina skivor till en period av ~ 8 dagar, men när skivorna sprids fortsätter stjärnorna att kollapsa, snurrar upp till en period av 1-2 dagar.

Ett annat intressant resultat från dessa studier är att effekterna verkar vara mest uttalade för stjärnor med högre massa. När liknande studier genomfördes på unga stjärnor i Orion och Eagle nebulae, fann forskare att det inte var någon skarp skillnad mellan stjärnor med eller utan skivor för stjärnor med låg massa. Fynd som dessa har fått astronomer att börja ifrågasätta hur universell magnetisk skivbromsning är.

En av de andra informationsstyckena som astronomer kunde arbeta med var insikten kring 1970 att det fanns en skarp klyftan i rotationshastigheter mellan högmassastjärnor och lägre massa i runt F-spektralklassen. Detta fenomen hade förutsetts nästan ett decennium tidigare när Evry Schatzman föreslog att stjärnvinden skulle interagera med stjärnans eget magnetfält för att skapa drag. Eftersom dessa senare spektralklassstjärnor tenderade att ha mer aktiva magnetfält, skulle bromseffekten vara viktigare för dessa stjärnor.

Således hade astronomer nu två effekter som skulle kunna tjäna till att långsamma rotationsgraden för stjärnor. Med tanke på de fasta teoretiska och observativa bevisen för var och en var de båda sannolikt "rätt", så frågan blev vilken var dominerande i vilken situation. Denna fråga är astronomer som fortfarande kämpar med.

För att hjälpa till att svara på frågan kommer astronomer att behöva samla en bättre förståelse för hur mycket varje effekt är på jobbet i enskilda stjärnor istället för bara stora befolkningsundersökningar, men det är svårt att göra det. Den huvudsakliga metoden som används för att undersöka skivlåsning är att undersöka om den inre kanten på skivan liknar radien vid vilken ett objekt i en Keplarian bana skulle ha en liknande vinkelhastighet som stjärnan. Om så är fallet skulle det innebära att stjärnan är helt låst med skivans inre kant. Men att mäta dessa två värden är lättare sagt än gjort. För att jämföra värdena måste astronomer konstruera tusentals potentiella stjärn- / skivmodeller som de kan jämföra observationerna mot.

I en ny pappers astronomer använde denna teknik på IC 348, ett ungt öppet kluster. Deras analys visade att ~ 70% av stjärnorna var magnetiskt låsta med skivan. Emellertid misstänktes de återstående 30% att ha inre skivradier utanför magnetfältets räckvidd och därför inte tillgängliga för skivbromsning. Dessa resultat är dock något tvetydiga. Medan det starka antalet stjärnor som är bundna till deras skivor stöder skivbromsningen som en viktig del av stjärnornas rotationsutveckling, skiljer det inte om det för närvarande är ett dominerande drag. Som tidigare nämnts kan många av stjärnorna vara i processen med att avdunsta skivorna, så att stjärnan återigen kan snurra upp. Det är inte heller tydligt om 30% av stjärnorna utan bevis för skivlåsning tidigare var låsta.

Forskning som denna är bara en bit till ett större pussel. Även om detaljerna i den inte är fullständigt utflödes, framgår det lätt att dessa magnetiska bromseffekter, både med skivor och stjärnvindar, spelar en betydande effekt på att bromsa stjärnornas vinkelhastighet. Detta strider helt mot den ofta skapande påståendet att ”[t] här inte är någon känd [sic] mekanisk process som skulle kunna fullfölja denna överföring av fart”.

Pin
Send
Share
Send