ЧАСТОТЫ ВСТРЕЧАЕМОСТИ БЕЛЫХ КАРЛИКОВ С РЕГУЛЯРНЫМИ МАГНИТНЫМИ ПОЛЯМИ

© 2024  В. Н. Аитов1*, Е. П. Корчагина1, Г. Г. Валявин1, С. Н. Фабрика1
1Специальная астрофизическая обсерватория РАН, Нижний Архыз, 369167 Россия
*E-mail: vit9517@sao.ru
УДК 524.31.084-337
Поступила в редакцию 14 мая 2024; после доработки 18 июня 2024; принята к публикации 28 июня 2024
В работе приводится и анализируется сводка магнитометрических исследований одиночных белых карликов (БК), проводимых в САО РАН совместно с рядом других обсерваторий. Целями исследований являются поиск у этих звезд регулярных крупномасштабных магнитных полей и построение вероятностного распределения встречаемости БК в зависимости от напряженности этих полей. На основе проведенного анализа определены БК, магнитосферы которых не меняют свои конфигурации на протяжении длительного времени—от нескольких десятков до сотен лет как минимум, а возможно, и более. Эти звезды могут быть использованы в качестве стандартов круговой поляризации. С использованием данных современных обзоров и данных наблюдений САО РАН построены версии наблюдаемых вероятностных распределений БК по их поверхностным магнитным полям в диапазоне 103–109 Гс. Распределение БК с полями от 106 Гс до 109 Гс хорошо описывается степенной зависимостью. В области меньших полей зависимость нарушается, демонстрируя селекционный «завал». Селекция вызвана технической сложностью магнитометрических исследований БК. Вработе обсуждается также и физическая природа селекции, связанная с усложнением взаимодействия глобальных магнитных полей малой напряженности (менее 10 кГс) с динамическими процессами в поверхностных слоях БК. В частности, конвекция способна разрушать глобальную симметрию поверхностного магнитного поля напряженностью в несколько килогаусс. На основе анализа полученных распределений сделан вывод о том, что все БК с поверхностными полями свыше нескольких десятков килогаусс являются носителями регулярных глобальных полей, затухающих на временах 1010 лет. Магнитные поля с напряженностями от нескольких килогаусс и ниже теряют свою глобальную структуру, фрагментируясь в пятна, что затрудняет и даже делает невозможным их детектирование стандартными спектрополяриметрическими методами. Приводятся подтверждающие примеры и рекомендации для совершенствования методики магнитометрических наблюдений вырожденных звезд со слабыми магнитными полями.
Ключевые слова: белые карлики — магнитные поля
PDF
ФинансированиеСписок литературы
Работа поддержана Министерством науки и высшего образования Российской Федерации, грант № 075-15-2022-262 (13.MNPMU.21.0003).
Список литературы
1. V. N. Aitov and G. G. Valyavin, INASAN Science Reports 8 (2), 51 (2023). DOI:10.51194/INASAN.2023.8.2.002
2. V. N. Aitov, G. G. Valyavin, A. F. Valeev, et al., Astrophysical Bulletin 77 (3), 301 (2022). DOI:10.1134/S1990341322030026
3. J. R. P. Angel, E. F. Borra, and J. D. Landstreet, Astrophys. J. Suppl. 45, 457 (1981). DOI:10.1086/190720
4. J. R. P. Angel, J. D. Landstreet, and J. B. Oke, Astrophys. J. 171, L11 (1972). DOI:10.1086/180857
5. I. Appenzeller, K. Fricke, W. Fürtig, et al., The Messenger 94, 1 (1998).
6. R. Aznar Cuadrado, S. Jordan, R. Napiwotzki, et al., Astron. and Astrophys. 423, 1081 (2004). DOI:10.1051/0004-6361:20040355
7. S. Bagnulo and J. D. Landstreet, Astron. and Astrophys. 618, id. A113 (2018). DOI:10.1051/0004-6361/201833235
8. S. Bagnulo and J. D. Landstreet, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 507 (4), 5902 (2021). DOI:10.1093/mnras/stab2046
9. A. V. Berdyugin, V. Piirola, S. Bagnulo, et al., Astron. and Astrophys. 657, id. A105 (2022). DOI:10.1051/0004-6361/202142173
10. V. D. Bychkov, S. N. Fabrika, D. N. Monin, and G. G. Valyavin, in Proc. Int. Meet. on Magnetic Fields of Chemically Peculiar and Related Stars, Nizhnij Arkhyz, Russia, 1999, Ed. by Y. V. Glagolevskij and I. I. Romanyuk (Nizhnij Arkhyz, 2000), pp. 258–260 (2000).
11. V. D. Bychkov, S. N. Fabrika, and V. G. Shtol, Sov. Astron. Letters 17, 19 (1991).
12. J. F. Donati, ASP Conf. Ser., 307 41 (2003).
13. E. V. Emelyanov and T. A. Fatkhullin, in Proc. 9th All-Russian Sci. Conf. on Systemnyj sintez i prikladnaya sinergetika, Rostov-On-Don, Russia, 2019 (SFEDU Press, Rostov-On-Don, 2019), pp. 216–221.
14. S. Fabrika and G. Valyavin, ASP Conf. Ser., 169, 225 (1999).
15. S. N. Fabrika, V. G. Shtol, G. G. Valyavin, and V. D. Bychkov, Astronomy Letters 23 (1), 43 (1997).
16. S. N. Fabrika and G. G. Valyavin, Bull. Spec. Astrophys. Obs. 45, 84 (1998).
17. S. N. Fabrika, G. G. Valyavin, and T. E. Burlakova, Astronomy Letters 29, 737 (2003). DOI:10.1134/1.1624460
18. S. Friedrich and S. Jordan, Astron. and Astrophys. 367, 577 (2001). DOI:10.1051/0004-6361:20000461
19. O. N. Gusev, M. V. Lobachev, and N. G. Zandin, Optiko-Mekhanicheskaia Promyshlennost’ 12, 63 (1976).
20. J. B. Holberg, T. D. Oswalt, E. M. Sion, and G. P. McCook, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 462 (3), 2295 (2016). DOI:10.1093/mnras/stw1357
21. A. Kawka and S. Vennes, Proc. IAU Symp. No. 224, Ed. by J. Zverko, J. Ziznovsky, S. J. Adelman, and W. W. Weiss, (Cambridge Univ. Press, Cambridge, 2004), pp. 879–885 (2004). DOI:10.1017/S1743921305009920
22. J. C. Kemp, J. B. Swedlund, J. D. Landstreet, and J. R. P. Angel, Astrophys. J. 161, L77 (1970). DOI:10.1086/180574
23. S. O. Kepler, I. Pelisoli, S. Jordan, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 429 (4), 2934 (2013). DOI:10.1093/mnras/sts522
24. D. Koester, S. Dreizler, V. Weidemann, and N. F. Allard, Astron. and Astrophys. 338, 612 (1998).
25. V. V. Komarov, A. S. Moskvitin, V. D. Bychkov, et al., Astrophysical Bulletin 75 (4), 486 (2020). DOI:10.1134/S1990341320040112
26. D. O. Kudryavtsev, I. I. Romanyuk, V. G. Elkin, and E. Paunzen, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 372 (4), 1804 (2006). DOI:10.1111/j.1365-2966.2006.10994.x
27. J. D. Landstreet and J. R. P. Angel, Astrophys. J. 196, 819 (1975). DOI:10.1086/153472
28. J. D. Landstreet, S. Bagnulo, A. Martin, and G. Valyavin, Astron. and Astrophys. 591, id. A80 (2016). DOI:10.1051/0004-6361/201628488
29. J. D. Landstreet, S. Bagnulo, and G. Valyavin, Contributions of the Astronomical Observatory Skalnate Pleso 48 (1), 284 (2018).
30. J. D. Landstreet, S. Bagnulo, G. Valyavin, and A. F. Valeev, Astron. and Astrophys. 607, id. A92 (2017). DOI:10.1051/0004-6361/201731432
31. J. D. Landstreet, S. Bagnulo, G. G. Valyavin, et al., Astron. and Astrophys. 545, id. A30 (2012). DOI:10.1051/0004-6361/201219829
32. J. D. Landstreet, S. Bagnulo, G. G. Valyavin, et al., Astron. and Astrophys. 580, A120 (2015).
33. J. Liebert, P. Bergeron, and J. B. Holberg, Astron. J. 125 (1), 348 (2003). DOI:10.1086/345573
34. J. Liebert and E. M. Sion, Astrophys. Letters 20, 53 (1979). DOI:10.1086/345573
35. P. F. L. Maxted, L. Ferrario, T. R. Marsh, and D. T. Wickramasinghe, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 315 (3), L41 (2000). DOI:10.1046/j.1365-8711.2000.03636.x
36. I. D. Naidenov, G. G. Valyavin, S. N. Fabrika, et al., Bull. Spec. Astrophys. Obs. 53, 124 (2002).
37. V. E. Panchuk, G. A. Chuntonov, and I. D. Naidenov, Astrophysical Bulletin 69 (3), 339 (2014). DOI:10.1134/S1990341314030109
38. I. I. Romanyuk, Astrophysical Bulletin 65 (4), 347 (2010). DOI:10.1134/S1990341310040048
39. I. I. Romanyuk, E. A. Semenko, A. V. Moiseeva, et al., Astrophysical Bulletin 76 (1), 39 (2021). DOI:10.1134/S1990341321010090
40. G. D. Schmidt and A. D. Grauer, Astrophys. J. 488 (2), 827 (1997). DOI:10.1086/304746
41. G. D. Schmidt and J. E. Norsworthy, Astrophys. J. 366, 270 (1991). DOI:10.1086/169559
42. G. D. Schmidt and P. S. Smith, Astrophys. J. 423, L63 (1994). DOI:10.1086/187236
43. G. D. Schmidt and P. S. Smith, Astrophys. J. 448, 305 (1995). DOI:10.1086/175962
44. V. G. Shtol, Astrofiz. Issled.: Izvestiya Spets. Astrofiz. Obs. 18, 139 (1984).
45. V. G. Shtol, Astrofiz. Issled.: Izvestiya Spets. Astrofiz. Obs. 33, 176 (1991).
46. V. G. Shtol, Bull. Spec. Astrophys. Obs. 35, 114 (1993).
47. V. G. Shtol, V. D. Bychkov, N. A. Vikuljev, et al., Astrofiz. Issled.: Izvestiya Spets. Astrofiz. Obs. 19, 66 (1985).
48. V. G. Shtol, G. G. Valyavin, S. N. Fabrika, et al., Astronomy Letters 23 (1), 48 (1997).
49. C. A. Tout, D. T. Wickramasinghe, J. Liebert, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 387 (2), 897 (2008). DOI:10.1111/j.1365-2966.2008.13291.x
50. G. Valyavin, K. Antonyuk, S. Plachinda, et al., Astrophys. J. 734 (1), article id. 17 (2011). DOI:10.1088/0004-637X/734/1/17
51. G. Valyavin, S. Bagnulo, S. Fabrika, et al., Odessa Astronomical Publications 18, 135 (2005a).
52. G. Valyavin, S. Bagnulo, S. Fabrika, et al., Astrophys. J. 648 (1), 559 (2006). DOI:10.1086/505781
53. G. Valyavin, S. Bagnulo, D. Monin, et al., Astron. and Astrophys. 439 (3), 1099 (2005b). DOI:10.1086/505781
54. G. Valyavin and S. Fabrika, ASP Conf. Series, 169, 206 (1999).
55. G. Valyavin, D. Shulyak, G. A. Wade, et al., Nature 515 (7525), 88 (2014). DOI:10.1038/nature13836
56. G. Valyavin, G. A. Wade, S. Bagnulo, et al., Astrophys. J. 683 (1), 466 (2008). DOI:10.1086/589234
57. G. G. Valyavin, T. E. Burlakova, S. N. Fabrika, and D. N. Monin, Astronomy Reports 47 (7), 587 (2003). DOI:10.1134/1.1592838
58. G. G. Valyavin and S. N. Fabrika, Bull. Spec. Astrophys. Obs. 45, 69 (1998).
59. A. S. Vasilev, A. M. Evzerov, M. V. Lobachev, and I. V. Peisakhson, Optiko-Mekhanicheskaia Promyshlennost’ 44, 31 (1977).
60. C. E. Wendell, H. M. van Horn, and D. Sargent, Astrophys. J. 313, 284 (1987). DOI:10.1086/164968
61. S. C. West, Astrophys. J. 345, 511 (1989). DOI:10.1086/167926
62. D. T. Wickramasinghe and L. Ferrario, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 356 (4), 1576 (2005). DOI:10.1111/j.1365-2966.2004.08603.x

Occurrence Frequencies of White Dwarfs with Regular Magnetic Fields

© 2024  V. N. Aitov1*, E. P. Korchagina1, G. G. Valyavin1, and S. N. Fabrika1
1Special Astrophysical Observatory, Russian Academy of Sciences, Nizhnii Arkhyz, 369167 Russia
*E-mail: vit9517@sao.ru
The paper presents and analyzes a summary of magnetometric studies of single white dwarfs (WD) conducted at SAO RAS jointly with a number of other observatories. The goals of the studies are to search for regular large-scale magnetic fields in these stars and to construct a probability distribution of WD occurrence depending on the strength of these fields. Based on the analysis, theWDs were determined whose magnetospheres do not change their configurations for a long time, from several tens to hundreds of years at least, and possibly more. These stars can be used as standards of circular polarization. Using data frommodern surveys and SAO RAS observations, versions of the observed probability distributions of WDs by their surface magnetic fields in the range of 103–109 G were constructed. The distribution of WDs with fields from 106 G to 109 G is well described by a power-law dependence. In the region of smaller fields the dependence is violated, demonstrating a selection “dip”. The selection is caused by the technical complexity of magnetometric studies of WDs. The paper also discusses the physical nature of the selection associated with the complication of the interaction of global magnetic fields of low intensity (less than 10 kG) with dynamic processes in the surface layers of WDs. In particular, convection is capable of destroying the global symmetry of the surface magnetic field with an intensity of several kilogauss. Based on the analysis of the obtained distributions, it is concluded that allWDs with surface fields above several tens of kilogauss are carriers of regular global fields damped on times of 1010 years. Magnetic fields with intensities of several kilogauss and lower lose their global structure, fragmenting into spots, which complicates and even makes impossible their detection by standard spectropolarimetricmethods. Confirming examples and recommendations for improving the methodology of magnetometric observations of degenerate stars with weak magnetic fields are given.
Keywords: white dwarfs — magnetic fields
К содержанию номера