eso2313 — Tlačová správa (vedecká)

Nový typ hviezdy napovedá o záhadnom pôvode magnetarov

17. august 2023

Magnetary sú najsilnejšie magnety vo vesmíre. Tieto objekty /mŕtve hviezdy/ sú neutrónové hviezdy s veľmi vysokou hustotou, majú najsilnejšie magnetické pole a môžeme ich nájsť v celej našej Galaxií. Astronómovia však nevedia presne ako vznikajú. Pomocou celého radu ďalekohľadov po celom svete, vrátane zariadenia Európskeho južného observatória (ESO), sa vedcom podarilo objaviť živú hviezdu, ktorá sa pravdepodobne magnetarom ešte len stane. Jedná sa o hmotnú héliovú hviezdu s veľmi silným magnetickým poľom – znamená to objavenie nového typu hviezdneho objektu, ktorý by mohol vysvetliť pôvod magnetarov.

Napriek tomu, že táto záhadná hviezda s označením HD 45166 bola pozorovaná viac ako 100 rokov, jej záhadné vlastnosti nie je ľahké vysvetliť konvenčnými modelmi. Doteraz sa o nej vedelo málo, bolo známe, že je súčasťou dvojhviezdneho páru [1], je veľmi bohatá na hélium a že je niekoľkonásobne hmotnejšia ako naše Slnko.

„Som touto hviezdou trochu posadnutý,“ priznáva astronóm Tomer Shenar (University of Amsterdam, Holandsko; Centre for Astrobiology, Madrid, Španielsko), hlavný autor štúdie, ktorá bola publikovaná v časopise Science. „Tomér a ja prezývame HD 45166 ‚hviezda – zombie‘,“ hovorí astronómka a spoluautorka práce Julia Bodensteiner (ESO, Nemecko). „Nielen kvôli tomu, aký jedinečný tento objekt je, ale aj preto, že som raz zo žartu vyhlásila, že zmení na zombie Tomera.“

Shenar sa zaoberal štúdiom podobných héliových hviezd dlhú dobu a dospel k záveru, že kľúčom k ich popisu sú práve magnetické polia. Je známe, že magnetické polia ovplyvňujú správanie hviezd a mohli by vysvetliť, prečo tradičné modely pri popise HD 45166 zlyhávajú. Objekt sa nachádza 3000 svetelných rokov od nás v súhvezdí Jednorožec (Moneceros). „Pämatám si presne na ten okamih pri štúdiu literatúry, kedy som si prvýkrát víťazoslávne položil otázku: Čo ak je táto hviezda magnetická?“ hovorí Shenar.

Shenar a jeho tím sa rozhodli študovať hviezdu s použitím viacerých astronomických zariadení po celom svete. Hlavná časť pozorovania sa uskutočnila vo februári 2022 pomocou ďalekohľadu CFHT (Canada-France-Hawaii Telescope), ktorý je vybavený prístrojmi na detekciu a meranie magnetických polí. Skupina tiež využila archívne dáta získané pomocou optického spektrografu FEROS (Fiber-fed Extended Range Optical Spectrograph) na Observatóriu La Silla v Čile.

Keď boli všetky pozorovania k dispozícii, požiadal Shenar o vyjadrenie jedného zo spoluautorov práce. Gregg Wade (Royal Military College of Canada), ktorý je expert na magnetické polia hviezd, potvrdil pôvodnú domnienku slovami: „Nech už je to čokoľvek, je to rozhodne magnetické.“

Shenarov tím zistil, že hviezda HD 45166 má mimoriadne silné magnetické pole s indukciou 43 000 gaussov a stala sa tak najhmotnejšou magnetickou hmotnou hviezdou, ktorá bola doteraz objavená [2]. „Na celom povrchu tejto héliovej hviezdy je 100 000 krát silnejšie magnetické pole ako má Zem ,“ vysvetľuje spoluautor práce astronóm Pablo Marchant (KU Leuven’s Institute of Astronomy, Belgicko).

Na základe týchto pozorovaní tak vedci objavili prvú hmotnú magnetickú héliovú hviezdu. „Je úžasné identifikovať úplne nový typ kozmického objektu,“ hovorí Shenar, „najmä keď sa nám celý čas skrýval pred očami.“

Táto hviezda s týmito vlastnosťami poskytuje možné vysvetlenie pôvodu magnetarov, kompaktných mŕtvych hviezd s magnetickými poľami, ktoré sú najmenej miliardu krát silnejšie ako v prípade HD 45166. Výpočty vedcov naznačujú, že táto hviezda skončí svoj život práve ako magnetar. Pri zrútení vlastnou gravitáciou v záverečnej fáze vývoja jej magnetické pole zosilnie a hviezda sa nakoniec stane veľmi kompaktnou neutrónovou hviezdou a extrémne silným magnetickým poľom s indukciou okolo 100 biliónov gaussov [3] – tieto objekty majú najsilnejšie magnetické pole vesmíru.

Shenar a jeho tím tiež zistili, že HD 45166 je menej hmotná, než sa predtým uvádzalo, má približne len dvojnásobok hmotnosti Slnka. Jej hviezdny sprievodca obieha po oveľa vzdialenejšej dráhe, ako sa predtým predpokladalo. Okrem toho výskum naznačuje, že HD 45166 vznikol spojením dvoch menších na hélium bohatých hviezd . „Naše zistenia úplne menia náš pohľad na HD 45166,“ uzatvára Bodensteiner.

Poznámky

[1] HD 45166 je dvojhviezdny systém. V texte je ale označenie HD 45166 používané len pre jednu zo zložiek, ktorá je bohatá na hélium.
[2] Magnetické pole s indukciou 43 000 gaussov je najsilnejším magnetickým poľom, aké bolo doteraz detekované u hviezdy s hmotnosťou presahujúcou Chandrasekharovu hranicu – limitnú hmotnosť, nad ktorou hviezda v záverečnej fáze vývoja skolabuje na neutrónovú hviezdu. Magnetar je jedným z typov neutrónových hviezd.
[2a] Gauss (G) je jednotkou magnetickej indukcie v sústave CGS. V sústave SI sa pre magnetickú indukciu používa jednotka tesla (T), pričom 1 T = 10 000 G.

——————–

More information

This research was presented in a paper to appear in Science (doi: science.org/doi/10.1126/science.ade3293).

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

The European Southern Observatory (ESO) enables scientists worldwide to discover the secrets of the Universe for the benefit of all. We design, build and operate world-class observatories on the ground — which astronomers use to tackle exciting questions and spread the fascination of astronomy — and promote international collaboration for astronomy. Established as an intergovernmental organisation in 1962, today ESO is supported by 16 Member States (Austria, Belgium, the Czech Republic, Denmark, France, Finland, Germany, Ireland, Italy, the Netherlands, Poland, Portugal, Spain, Sweden, Switzerland and the United Kingdom), along with the host state of Chile and with Australia as a Strategic Partner. ESO’s headquarters and its visitor centre and planetarium, the ESO Supernova, are located close to Munich in Germany, while the Chilean Atacama Desert, a marvellous place with unique conditions to observe the sky, hosts our telescopes. ESO operates three observing sites: La Silla, Paranal and Chajnantor. At Paranal, ESO operates the Very Large Telescope and its Very Large Telescope Interferometer, as well as survey telescopes such as VISTA. Also at Paranal ESO will host and operate the Cherenkov Telescope Array South, the world’s largest and most sensitive gamma-ray observatory. Together with international partners, ESO operates ALMA on Chajnantor, a facility that observes the skies in the millimetre and submillimetre range. At Cerro Armazones, near Paranal, we are building “the world’s biggest eye on the sky” — ESO’s Extremely Large Telescope. From our offices in Santiago, Chile we support our operations in the country and engage with Chilean partners and society.

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.

Contacts

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

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

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

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

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

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Cell: +49 151 241 664 00
Email: press@eso.org
——————–

Pôvodný článok: https://www.eso.org/public/news/eso2313/

 

ESO*lar