極星

天文学において、極星は、非常に磁場の強い激変星(CV)連星系であり、元々は原型星であるAM ヘルクレス星にちなんで AMヘルクレス星と呼ばれていました。他の CV と同様に、極星には 2 つの星、つまり降着中の白色矮星(WD) と、 WD の重力によって質量を WD に移し、そのロッシュ ローブからあふれ出している低質量のドナー星 (通常は赤色矮星) が含まれます。^{[1]極星は、WD に非常に強い}磁場が 存在することで他の CV と区別されます。極星系の典型的な磁場の強さは、1,000 万～8,000 万ガウス(1,000～8,000テスラ)です。 ^{[2]北極の北}大熊座AN のWDは、激変星の中で最も強い磁場を持ち、その強度は2億3000万ガウス（23kT）である。^[3]

WD の磁性の最も重要な結果の 1 つは、WD の自転周期を連星の軌道周期と同期させることです。^[2]第一に、これは WD の同じ側が常にドナー星を向いていることを意味します。この同期回転は、極性を定義する特徴と考えられています。^{[1] [2]}さらに、WD の磁場は、ドナー星からの降着ストリームを、それが降着ディスクに発達する前に捕捉します。降着ストリームの捕捉はスレッディングとして知られており、 WD からの磁気圧力がストリームのラム圧に一致すると発生します。^{[2]捕捉された物質は、WD の磁力線に沿って流れ、星の 1 つ以上の}磁極の近くで衝撃波となって WD に激しく降着します。^[2]この降着領域は WD の表面のほんの一部しか覆っていませんが、システムの可視光の半分を占める可能性があります。^[4]可視光線と近赤外線のサイクロトロン放射に加えて、降着領域では衝撃波内のガスの高温によりX線も発生するため、極星は非磁性のサイクロトロン放射よりもX線で明るくなることが多い。^[1]

非磁性システムにおける降着は降着円盤内の粘性によって支配されるが、極系における降着は完全に磁性である。さらに、降着円盤は大まかに言って厚さのほとんどない2次元構造として想像できるが、極系における降着流は磁力線によって軌道面から持ち上げられるため、複雑な3次元構造を持つ。^[2]実際、一部の極系では、降着流の垂直方向の広がりにより、地球から見たWDの降着点の前を定期的に通過し、システムの観測輝度が一時的に低下する。^[4]

極星は直線偏光と円偏光を発することからその名前が付けられました。 ^[1] 極星の降着形状に関する情報は、その偏光を研究することで得られます。

WD の自転周期と連星の公転周期の 1:1 の比率は極性星の基本的な特性ですが、4 つの極性星 ( V1500 Cyg、BY Cam、V1432 Aql、CD Ind) では、これら 2 つの周期の差は 1% 以下です。^[5] WD の非同期自転の最も一般的な説明は、これらの各システムは同期していたが、新星爆発によって WD の自転周期が変わって同期が崩れたというものです。 ^[6]最初に知られている非同期極性星である V1500 Cyg は 1975 年に新星爆発を起こし、その非同期自転は新星爆発が消えた後に発見され、このシナリオの最良の観測的証拠となりました。^[6] V1500 Cyg、BY Cam、V1432 Aql では、WD が自転周期を公転周期と再同期させているという観測的証拠があり、これらのシステムは数世紀のタイムスケールで同期すると予想されています。^[5]

軌道周期とWDの自転周期のわずかな違いにより、WDとその磁気圏はドナー星から見るとゆっくりと回転します。重要なことに、この非同期回転により、降着流が異なる磁力線と相互作用します。降着流はそれを捕らえた磁力線に沿って移動するため、異なる磁力線と相互作用すると異なる軌道をたどります。具体的な例として、食極星V1432 Aqlの降着流は、時には磁力線に乗り、軌道面よりかなり上まで運ばれるため、ドナー星がWDを食しても流れが遮られませんが、他の時には、垂直方向の範囲が小さい磁力線に乗り、降着流がより完全に食されます。^[7]食の深さの対応する変動は、ドナー星に対するWDの磁場の方向に非常に強く依存することが示されました。^[7]比較すると、同期極ではWDはドナー星に対して回転せず、流れは常に同じ磁力線と相互作用し、安定した降着形状をもたらします。

また、4つの非同期極のそれぞれにおいて、降着流が同期系よりもWDの磁気圏のはるかに深いところまで移動できるという証拠があり、これはドナー星からの異常に高い質量移動率、または低い磁場強度を示唆しているが、これは詳細に研究されていない。^[7]

主系列のドナー星から物質を吸収する磁性白色矮星を伴う別の種類の激変星は、中間極星である。これらは磁場がそれほど強くなく、白色矮星の自転は軌道周期と同期していない。ドナーが枯渇し軌道が縮小するにつれて、中間極星が極星に進化する可能性があると提案されている。^[2]

• Coel Hellier (2001)。『激変星：その変化の仕組みと理由』 Springer Praxis。ISBN 978-1-85233-211-2。