Magnetary to najsilniejsze magnesy we Wszechświecie. Te supergęste martwe gwiazdy z ultra silnymi polami magnetycznymi można znaleźć w całej naszej galaktyce, ale astronomowie nie wiedzą dokładnie, jak powstają. Teraz, używając wielu teleskopów na całym świecie, w tym obiektów Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO), naukowcy odkryli żywą gwiazdę, która prawdopodobnie stanie się magnetarem. Odkrycie to oznacza odkrycie nowego typu obiektów astronomicznych – masywnych magnetycznych gwiazd helowych – i rzuca światło na pochodzenie magnetarów.
Pomimo tego, że gwiazda HD 45166 była obserwowana przez ponad 100 lat, enigmatycznej natury gwiazdy HD 45166 nie można było łatwo wyjaśnić za pomocą konwencjonalnych modeli i niewiele o niej wiedziano poza faktem, że jest to jedna z pary gwiazd [1]jest bogata w hel i jest kilka razy masywniejsza od naszego Słońca.
„Ta gwiazda stała się moją obsesją” – mówi Tomer Shenar, główny autor badań nad tym obiektem opublikowanych dzisiaj w Science i astronom z Uniwersytetu w Amsterdamie w Holandii. „Tomer i ja nazywamy HD 45166 „gwiazdą zombie”.‘” mówi współautorka i astronomka ESO Julia Bodensteiner z Niemiec. „To nie tylko dlatego, że ta gwiazda jest tak wyjątkowa, ale także dlatego, że żartobliwie powiedziałam, że zmienia Tomera w zombie”.
Badając już wcześniej podobne gwiazdy bogate w hel, Shenar sądził, że pole magnetyczne może rozstrzygnąć sprawę. Rzeczywiście wiadomo, że pola magnetyczne wpływają na zachowanie gwiazd i mogą wyjaśniać, dlaczego tradycyjne modele nie opisują HD 45166, która znajduje się około 3000 lat świetlnych stąd, w gwiazdozbiorze Jednorożca. „Pamiętam, jak miałem chwilę Eureki podczas czytania literatury:„ A jeśli gwiazda jest magnetyczna? ”- mówi Shenar, który obecnie pracuje w Centre for Astrobiology w Madrycie w Hiszpanii.
Shenar i jego zespół postanowili zbadać gwiazdę, korzystając z wielu obiektów na całym świecie. Główne obserwacje przeprowadzono w lutym 2022 r. za pomocą instrumentu na Teleskopie Kanadyjsko-Francusko-Hawajskim, który może wykrywać i mierzyć pola magnetyczne. Zespół oparł się również na kluczowych danych archiwalnych zebranych za pomocą spektrografu optycznego o rozszerzonym zasięgu z zasilaniem światłowodowym (FEROS) w Obserwatorium ESO La Silla w Chile.
Po zakończeniu obserwacji Shenar poprosił współautora Gregga Wade’a, eksperta od pól magnetycznych w gwiazdach z Royal Military College of Canada, o zbadanie danych. Odpowiedź Wade’a potwierdziła przeczucie Shenara: „Cóż, przyjacielu, cokolwiek to jest – na pewno jest magnetyczne”.
Zespół Shenara odkrył, że gwiazda ma niewiarygodnie silne pole magnetyczne o sile 43 000 gausów, co czyni HD 45166 najbardziej magnetyczną masywną gwiazdą znalezioną do tej pory [2]. „Cała powierzchnia gwiazdy helowej ma pole magnetyczne prawie 100 000 razy silniejsze niż ziemskie” — wyjaśnia współautor Pablo Marchant, astronom z Instytutu Astronomii KU Leuven w Belgii. Ta obserwacja oznacza odkrycie pierwszej masywnej magnetycznej gwiazdy helowej. „Odkrycie nowego typu obiektu astronomicznego jest ekscytujące”, mówi Shenar, „zwłaszcza gdy przez cały czas ukrywał się na widoku”.
Co więcej, dostarcza wskazówek co do pochodzenia magnetarów, zwartych martwych gwiazd połączonych polem magnetycznym co najmniej miliard razy silniejszym niż to w HD 45166. Obliczenia zespołu sugerują, że gwiazda ta zakończy swoje życie jako magnetar. Gdy zapadnie się pod wpływem własnej grawitacji, jej pole magnetyczne wzmocni się, a gwiazda ostatecznie stanie się bardzo zwartym jądrem o polu magnetycznym około 100 bilionów gausów [3] — najpotężniejszy rodzaj magnesu we Wszechświecie.
Shenar i jego zespół odkryli również, że HD 45166 ma masę mniejszą niż wcześniej podawano, około dwa razy większą niż Słońce, oraz że jej para gwiazd krąży w znacznie większej odległości niż sądzono wcześniej. Co więcej, ich badania wskazują, że HD 45166 powstała w wyniku połączenia dwóch mniejszych gwiazd bogatych w hel. „Nasze odkrycia całkowicie zmieniają nasze rozumienie HD 45166” – podsumowuje Bodensteiner.
Notatki
[1] Chociaż HD 45166 jest układem podwójnym, w tym tekście HD 45166 odnosi się do gwiazdy bogatej w hel, a nie do obu gwiazd.
[2] Pole magnetyczne o wartości 43 000 gausów jest najsilniejszym polem magnetycznym, jakie kiedykolwiek wykryto w gwieździe, które przekracza granicę masy Chandrasekhara, która jest krytyczną granicą, powyżej której gwiazdy mogą zapaść się w gwiazdy neutronowe (magnetary są rodzajem gwiazdy neutronowej).
[3] W tym tekście miliard odnosi się do jedynki z dziewięcioma zerami, a bilion odnosi się do jedynki z 12 zerami.