Polar (cataclysmische variabele ster)
Een polar (of ook AM Herculis ster) is een sterk magnetisch type van een cataclysmisch variabele ster, een dubbelster. Net als andere cataclysmisch variabele sterren bestaan ze uit twee sterren: een witte dwerg die massa van een minder krachtige donorster afpakt. Meestal betreft dit een rode reus, die zijn massa aan de witte dwerg verliest door de aantrekkingskracht van de zwaartekracht van de witte dwerg. De donorster vormt hierbij een rochelob. Polars zijn significant anders dan andere cataclysmische variabele sterren omdat hun witte dwergster een uitzonderlijk sterk magnetisch veld bezit. Doorgaans zijn deze magnetische veldsterktes in polars tussen de 1000-8000 tesla (10 miljoen en 80 miljoen gauss). De witte dwerg in de polar AN Ursae Majoris heeft het sterkst bekende magnetische veld qua cataclysmische variabelen, met een veldsterkte van 23 kilotesla. De aanwezigheid van zo'n sterk magnetisch veld betekent een aantal fundamentele verschillen tussen cataclysmische variabelen en polars.
Overzicht van accretie in polars
Een van de meest kritieke consequenties van het magnetische karakter van de witte dwerg in een polar is dat deze de rotatieperiode synchroniseert met de omlooptijd van de begeleider, wat betekent dat dezelfde kant van de witte dwerg altijd naar de kant van de begeleider staat (net als bij de aarde en de maan, waarbij de achterkant van de maan nooit zichtbaar wordt). Deze synchrone rotatie is een definiërend aspect van een polar. Wat ook van groot belang is, is dat de accretiestroom van de donorster afgevangen wordt door het magnetisch veld van de dwerg waardoor er geen accretieschijf kan worden gevormd. Dit afvangen wordt in het Engels 'threading' genoemd, en het vindt plaats wanneer de magnetische druk van de witte dwerg gelijk valt met de ram pressure. Het afgevangen materiaal vloeit via de magnetische veldlijnen totdat deze neerstort op een of meerdere magnetische polen van de dwerg. Dit wrijvingspunt op het steroppervlak is slechts een fractie van het totale oppervlak, maar kan verantwoordelijk zijn voor de helft van de luminositeit van de dubbelster. Bovenop de optische en nabij infrarode cyclotronstraling, produceert deze plek van impact ook röntgenstraling vanwege de hoge gastemperatuur in de botsing. Polars zijn dus vaak een stuk helderder in röntgen dan niet magnetische cataclysmische variabelen.
Waarbij in een niet magnetische stersysteem de viscositeit van groot belang is voor de activiteit van de accretieschijf, vindt de accretie in een polar volledig magnetisch plaats. Ook is het opmerkelijk dat gewoonlijk een accretieschijf een bijna tweedimensionale structuur betreft met geen significante dikte, maar bij een polar betreft dit een complexe driedimensionale structuur omdat de magnetische veldlijnen het accretie-materiaal uit de omloopbaan verheft. In sommige polars is het verticale aspect van de accretie-stroom verantwoordelijk voor een regelmatige dip in luminositeit als deze voor de witte dwerg schuift.
Polars hebben hun (Engelse) naam te danken aan de termen lineair gepolariseerd licht en circulair gepolariseerd licht, dat zij dan ook produceren. Informatie over de accretie-geometrie van een polar vindt men door haar polarisatie te bestuderen.
Niet gesynchroniseerde polars
De 1 : 1 ratio, van de rotatieperiode van de witte dwerg en de begeleider ster zijn omlooptijd, is een fundamentele eigenschap van een polar, echter is in 4 polars (V1500 Cygni, BY Cam, V1432 Aql en CD Ind) een verschil van 1% of minder aangetroffen. De meest gehoorde verklaring voor de asynchrone rotatietijd van de witte dwerg, is dat al deze stersystemen synchroon waren totdat er een nova uitbarsting plaatsvond die deze rotatieperiode van de dwerg veranderde. De eerst bekende asynchrone polar, V1500 Cygni, vertoonde een nova in 1975 en de asynchrone rotatie werd ontdekt nadat het effect van de nova vervlogen was, het beste bekende bewijs voor deze theorie. In V1500 Cyg, BY Cam, en V1432 Aql zijn er aanwijzingen tijdens observaties gevonden dat de witte dwerg zijn rotatie weer synchroniseert met de omlooptijd van de begeleider, men verwacht dat dit plaats zal vinden in de aankomende eeuwen.
Wegens het kleine verschil in de omloop en witte dwerg rotatieperiodes, draaien de dwerg en zijn magnetosfeer langzaam rond, gezien vanaf de donor ster. Deze asynchrone rotatie is verantwoordelijk voor het kritieke verschil in hoe de accretie materie de door magnetische veldlijnen wordt opgevangen. Aangezien de accretie materie de route van de magnetische veldlijnen zal volgen, zullen er verschillende routes bij verschillende lijnen worden gevolgd. Een concreet voorbeeld hiervan is bij de eclipserende polar V1432 Aql, waarbij tijdens zo'n eclips er soms een groter of kleiner gedeelte door de donor wordt afgeschermd. De corresponderende helderheidsvariaties tijdens zo'n eclips worden in verband gebracht met de oriëntatie van het magnetische veld van de witte dwerg ten opzichte van de donor ster. Ter vergelijking, in een synchrone polar draait de witte dwerg niet ten opzichte van de donor, de accretiestroom volgt altijd dezelfde veldlijnen, wat dan weer resulteert in stabiele accretie geometrie.
Er is ook bewijs gevonden in elk van de vier asynchrone polars dat de accretiestroom veel dieper in de witte dwerg haar magnetosfeer kan doordringen dan in synchrone systemen, hetgeen een extreem hoge materiestroom vanaf de donorster, of een heel zwak magnetische veldkracht van de witte dwerg, impliceert. Dit is echter tot op heden nog niet in detail bestudeerd.
Bron
- Dit artikel of een eerdere versie ervan is een (gedeeltelijke) vertaling van het artikel Polar (cataclysmic variable star) op de Engelstalige Wikipedia, dat onder de licentie Creative Commons Naamsvermelding/Gelijk delen valt. Zie de bewerkingsgeschiedenis aldaar.
Zie ook
 |
Zie de categorie White dwarfs van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp. |