Kiedy astronomowie przyjrzeli się parze gwiazd w sercu oszałamiającego obłoku gazu i pyłu, czekali na niespodziankę. Pary gwiazd są zazwyczaj bardzo podobne, jak bliźniaki, ale w HD 148937 jedna gwiazda wydaje się młodsza i, w przeciwieństwie do drugiej, jest magnetyczna. Nowe dane z Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) sugerują, że pierwotnie w układzie znajdowały się trzy gwiazdy, dopóki dwie z nich nie zderzyły się i nie połączyły. To gwałtowne wydarzenie stworzyło otaczającą chmurę i na zawsze zmieniło losy systemu.
„Podczas czytania tła uderzyło mnie, jak wyjątkowy wydawał się ten układ” – mówi Abigail Frost, astronom z ESO w Chile i główna autorka badania opublikowanego dzisiaj w Science. Układ HD 148937 znajduje się około 3800 lat świetlnych od Ziemi, w kierunku konstelacji Normy. Składa się z dwóch gwiazd znacznie masywniejszych od Słońca i otoczonych piękną mgławicą, obłokiem gazu i pyłu. „Mgławica otaczająca dwie masywne gwiazdy jest rzadkością i naprawdę sprawiła, że poczuliśmy, że w tym układzie musiało wydarzyć się coś fajnego. Patrząc na dane, chłód tylko się zwiększył”.
„Po szczegółowej analizie mogliśmy ustalić, że masywniejsza gwiazda wydaje się znacznie młodsza od swojej towarzyszki, co nie ma żadnego sensu, ponieważ powinny uformować się w tym samym czasie!” Mówi Mróz. Różnica wieku – jedna gwiazda wydaje się być co najmniej 1,5 miliona lat młodsza od drugiej – sugeruje, że coś musiało odmłodzić masywniejszą gwiazdę.
Kolejnym elementem układanki jest mgławica otaczająca gwiazdy, znana jako NGC 6164/6165. Ma 7500 lat, czyli jest setki razy młodsza od obu gwiazd. Mgławica wykazuje również bardzo duże ilości azotu, węgla i tlenu. Jest to zaskakujące, ponieważ pierwiastków tych zwykle można spodziewać się głęboko wewnątrz gwiazdy, a nie na zewnątrz; to tak, jakby jakieś gwałtowne wydarzenie ich wyzwoliło.
Aby rozwikłać zagadkę, zespół zebrał dane z dziewięciu lat pochodzące z instrumentów PIONIER i GRAVITY, obu znajdujących się na należącym do ESO interferometrze Bardzo Dużego Teleskopu (VLTI), zlokalizowanym na pustyni Atakama w Chile. Wykorzystali także dane archiwalne z instrumentu FEROS w Obserwatorium La Silla należącym do ESO.
„Uważamy, że pierwotnie ten układ składał się z co najmniej trzech gwiazd; dwie z nich musiały znajdować się blisko siebie w jednym punkcie orbity, podczas gdy inna gwiazda była znacznie bardziej odległa” – wyjaśnia Hugues Sana, profesor na KU Leuven w Belgii i główny badacz z obserwacji. „Dwie wewnętrzne gwiazdy połączyły się w gwałtowny sposób, tworząc gwiazdę magnetyczną i wyrzuciwszy trochę materiału, co doprowadziło do powstania mgławicy. Bardziej odległa gwiazda utworzyła nową orbitę z nowo połączoną, teraz już magnetyczną gwiazdą, tworząc układ podwójny, który widzimy dzisiaj w centrum mgławicy.”
„Scenariusz połączenia pojawił się w mojej głowie już w 2017 roku, kiedy badałem obserwacje mgławic uzyskane za pomocą Kosmicznego Teleskopu Herschela Europejskiej Agencji Kosmicznej” – dodaje współautor Laurent Mahy, obecnie starszy badacz w Królewskim Obserwatorium w Belgii. „Odkrycie różnicy wieku pomiędzy gwiazdami sugeruje, że ten scenariusz jest najbardziej prawdopodobny i można go było wykazać jedynie na podstawie nowych danych ESO”.
Ten scenariusz wyjaśnia również, dlaczego jedna z gwiazd w układzie jest magnetyczna, a druga nie – kolejna osobliwa cecha HD 148937 odkryta w danych VLTI.
Jednocześnie pomaga rozwiązać od dawna zagadkę astronomii: w jaki sposób masywne gwiazdy uzyskują swoje pola magnetyczne. Podczas gdy pola magnetyczne są powszechną cechą gwiazd o małej masie, takich jak nasze Słońce, masywniejsze gwiazdy nie są w stanie wytrzymać pola magnetycznego w ten sam sposób. Jednak niektóre masywne gwiazdy rzeczywiście są magnetyczne.
Astronomowie od jakiegoś czasu podejrzewali, że masywne gwiazdy mogą wytwarzać pole magnetyczne podczas łączenia się dwóch gwiazd. Jednak po raz pierwszy badacze znajdują tak bezpośredni dowód na to, że tak się dzieje. W przypadku HD 148937 fuzja musiała nastąpić niedawno. „Nie oczekuje się, że magnetyzm w masywnych gwiazdach będzie trwał bardzo długo w porównaniu z czasem życia gwiazdy, więc wydaje się, że zaobserwowaliśmy to rzadkie zjawisko bardzo szybko po jego wystąpieniu” – dodaje Frost.