Komunikat prasowy

Nowy rodzaj gwiazdy daje wskazówki dotyczące tajemniczego pochodzenia magnetarów

17 sierpnia 2023

Magnetary to najsilniejsze magnesy we Wszechświecie. Te supergęste, martwe gwiazdy, z ultrasilnymi polami magnetycznymi znajdują się w różnych miejscach w naszej galaktyce, ale astronomowie nie wiedzą dokładnie, w jaki sposób obiekty te powstają. Teraz dzięki wielu teleskopom z całego świata, w tym urządzeniom Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO), badacze odkryli gwiazdę, która przypuszczalnie stanie się magnetarem. Oznacza to odkrycie obiektów astronomicznych nowego typu – masywnych magnetycznych gwiazd helowych – i rzuca światło na pochodzenie magnetarów

Pomimo obserwacji od ponad 100 lat, tajemnicza natura gwiazdy HD 45166 nie może być łatwo wyjaśniona konwencjonalnymi metodami i niewiele było o niej wiadomo, poza faktem, ze to jedna z pary gwiazd [1] bogata w hel i kilka razy masywniejsza od Słońca.

“Ta gwiazda stała się pewnego rodzaju obsesją dla mnie” mówi Tomer Shenar, pierwszy autor pracy na temat obiektu, opublikowanej dzisiaj w „Science”, astronom na University of Amsterdam (Holandia). „Tomer i ja odnosimy się do HD 45166 jako ‘gwiazdy zombie’ mówi Julia Bodensteiner z Niemiec, współautorka i astronom z ESO. „Nie tylko dlatego, że gwiazda ta jest wyjątkowa, ale ponieważ w żartach mówię, że zamienia Tomera w zombie.”

Na podstawie wcześniejszych badań podobnych gwiazd bogatych w hel, Shenar sądził, że sprawę mogą rozstrzygać pola magnetyczne. Rzeczywiście, wiadomo iż pola magnetyczne wpływają na zachowanie gwiazd i mogą wyjaśniać dlaczego tradycyjnym modelom nie udaje się opisywać HD 45166, znajdującej się około 3000 lat świetlnych od nas w kierunku gwiazdozbioru Jednorożca. „Pamiętam moment olśnienia, Eureki, podczas czytania literatury: A co jeśli gwiazda jest magnetyczna?” mówi Shenar, który obecnie pracuje w Centrum Astrobiologii w Madrycie w Hiszpanii.

Shenar i jego zespół postanowili zbadać gwiazdę korzystają z wielu urządzeń na całym świecie. Główne obserwacje przeprowadzono w lutym 2022 roku przy pomocy instrumentu na Teleskopie Kanadyjsko-Francusko-Hawajskim, który może wykrywać i mierzyć pola magnetyczne. Zespół oparł się na także na kluczowych danych archiwalnych z Fiber-fed Extended Range Optical Spectrograph (FEROS) z należącego do ESO Obserwatorium La Silla Observatory w Chile.

Gdy już wykonano obserwacje, Shenar poprosił o sprawdzenie danych współautora Gregga Wade’a, eksperta od pól magnetycznych w gwiazdach, pracującego w Royal Military College w Kanadzie, o sprawdzenie danych. Odpowiedź Wade’a potwierdziła przeczucie Shenara: „Drogi kolego, cokolwiek to jest, z pewnością jest to magnetyczne.”

Zespół Shenara odkrył, że gwiazda ma niesamowicie silne pole magnetyczne, około 43 000 gausów, co czyni HD 45166 najbardziej magnetyczną masywną gwiazdą odkrytą do tej pory [2]. „Cała powierzchnia gwiazdy helowej ma pole magnetyczne prawie 100 tysięcy razy silniejsze niż ziemskie” wyjaśnia współautor Pablo Marchant, astronom z Instytut Astronomii na KU Leuven w Belgii. 

Opisane obserwacje oznaczają odkrycie pierwszej masywnej magnetycznej gwiazdy helowej. „To ekscytujące odkryć nowy typ obiektu astronomicznego” mówi Shenar, „szczególnie, kiedy przez cały czas ukrywał się na widoku.”

Co więcej, dostarczają wskazówek na temat pochodzenia magnetarów, zwartych, martwych gwiazd z polami magnetycznymi co najmniej miliard razy silniejszymi niż HD 45166. Obliczenia zespołu sugerują, że gwiazda ta zakończy swoje życie jako magnetar. Gdy zapadnie się pod wpływem własnej grawitacji, jej pole magnetycznie ulegnie wzmocnieniu i w końcu gwiazda stanie się bardzo zwartym jądrem z pole magnetycznym około 100 bilionów gausów [3] – najsilniejszym rodzajem magnesów we Wszechświecie.

Shenar i jego grupa badawcza odkryli także, że HD 45166 ma masę mniejszą niż wskazywano do tej pory, około dwóch mas Słońca, a także że ta gwiezdna para krąży w znacznie dalszej odległości niż sądzono. Co więcej, wyniki wskazują, że HD 45166 uformowała się poprzez połączenie dwóch mniejszych gwiazd bogatych w hel. „Nasze wyniki kompletnie przemodelowują zrozumienie HD 45166” podsumowuje Bodensteiner.

Korekta [17 sierpnia]: treść cytatu Pablo Marchanta została zmieniona z powodu błędnego stwierdzenia wynikającego z niepoprawnej konwersji jednostek.

Uwagi

[1] HD 45166 jest układem podwójnym, ale w niniejszym tekście HD 45166 odnosi się do gwiazdy bogatej w hel, a nie do obu gwiazd.

[2] Pole magnetyczne 43 000 gausów to najsilniejsze pole magnetyczne kiedykolwiek wykryte w gwieździe, która przekracza granicę Chandrasekhar, krytyczny limit powyżej którego gwiazdy mogą zapadać się do gwiazd neutronowych (magnetary są rodzajem gwiazd neutronowych),

[3] W zapisie liczbowym miliard to jedynka i dziewięć zer, a bilion to jedynka i dwanaście zer.

Więcej informacji

Wyniki badań zaprezentowano w artykule, który ukaże się w Science (doi: science.org/doi/10.1126/science.ade3293).

Skład zespołu badawczego: Tomer Shenar (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam, Holandia [API], obecnie w Centre for Astrobiology, Madryt, Hiszpania), Gregg Wade (Department of Physics and Space Science, Royal Military College of Canada, Kanada), Pablo Marchant (Institute of Astronomy, KU Leuven, Belgia [KU Leuven]), Stefano Bagnulo (Armagh Observatory & Planetarium, Wielka Brytania), Julia Bodensteiner (European Southern Observatory, Garching, Niemcy; KU Leuven), Dominic M. Bowman (KU Leuven), Avishai Gilkis (The School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University, Izrael), Norbert Langer (Argelander-Institut für Astronomie, Universitӓt Bonn, Niemcy; Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Niemcy), André Nicolas-Chené (National Science Foundation’s National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory, Hawai‘i), Lidia Oskinova (Institut für Physik und Astronomie, Universitӓt Potsdam, Niemcy [Potsdam]), Timothy Van Reeth (KU Leuven), Hugues Sana (KU Leuven), Nicole St-Louis (Département de physique, Université de Montréal, Complexe des sciences, Kanada), Alexandre Soares de Oliveira (Institute of Research and Development, Universidade do Vale do Paraíba, São José dos Campos, Brazil), Helge Todt (Potsdam) oraz Silvia Toonen (API).

Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) umożliwia naukowcom z całego świata na odkrywanie tajemnic Wszechświata z korzyścią dla nas wszystkich. Projektujemy, budujemy i zarządzamy światowej klasy obserwatoriami naziemnymi – których astronomowie używają do odpowiadania na ciekawe pytania i szerzenia fascynacji astronomią – a także promujemy międzynarodową współpracę w astronomii. Ustanowione w 1962 roku jako organizacja międzynarodowa, ESO jest wspierane przez 16 krajów członkowskich (Austria, Belgia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Irlandia, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy), a także Chile jako kraj gospodarz, oraz Australię jako strategicznego partnera. Siedziba ESO, a także jego centrum popularyzacji nauki i planetarium (ESO Supernova) znajdują się w pobliżu Monachium w Niemczech, natomiast chilijska pustynia Atakama – niesamowite miejsce z wyjątkowymi warunkami do obserwacji nieba – jest domem dla naszych teleskopów. ESO zarządza trzema lokalizacjami obserwacyjnymi w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope – Bardzo Duży Teleskop) oraz dwa teleskopy do przeglądów nieba. VISTA pracuje w podczerwieni, VLT Survey Telescope w zakresie widzialnym. W Paranal ESO zarządza także południowym obserwatorium CTA (Cherenkov Telescope Array South) – największym na świecie i najbardziej czułym obserwatorium promieniowania gamma. Wspólnie z międzynarodowymi partnerami ESO zarządza także radioteleskopami APEX i ALMA, które są instrumentami do obserwacji nieba w zakresach milimetrowym i submilimetrowym. Na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, budujemy „największe oko świata na niebo”, czyli Ekstremalnie Wielki Teleskop (Extremely Large Telescope, ELT). Nasza działalność w Chile jest zarządzania z biur ESO w Santiago, gdzie współpracujemy też z chilijskimi partnerami.

The Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT) is located on Maunakea, land of the Kānaka Maoli people, and a mountain of considerable cultural, natural, and ecological significance to the Native Hawaiian people.

Linki

• Publikacja naukowa
• Zdjęcia Obserwatorium La Silla
• Dla dziennikarzy: zasubskrybuj aby otrzymywać w języku polskim nasze komunikaty prasowe z embargo medialnym
• Dla naukowców: jeśli masz ciekawy temat, zgłoś swoje badania

Kontakt

Tomer Shenar
University of Amsterdam and Centre for Astrobiology
Amsterdam and Madrid, the Netherlands and Spain
E-mail: t.shenar@uva.nl

Julia Bodensteiner
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Tel.: +49-89-3200-6409
E-mail: julia.bodensteiner@eso.org

Gregg Wade
Royal Military College of Canada
Tel.: +1 613 541-6000 ext 6419
E-mail: Gregg.Wade@rmc-cmr.ca

Pablo Marchant
Institute of Astronomy, KU Leuven
Leuven, Belgium
Tel.: +32 16 33 05 47
E-mail: pablo.marchant@kuleuven.be

Lida Oskinova
Institute for Physics and Astronomy, University of Potsdam
Potsdam, Germany
Tel.: +49 331 977 5910
E-mail: lida@astro.physik.uni-potsdam.de

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6670
Tel. kom.: +49 151 241 664 00
E-mail: press@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych