Science: Массивная гелиевая звезда может закончить дни в качестве магнетара

Нейтронные звезды — компактные остатки массивной звезды после взрыва сверхновой — являются самым плотным веществом во Вселенной. Некоторые нейтронные звезды, известные как магнетары, также претендуют на рекорд самого сильного магнитного поля среди всех объектов.

Как магнетары, имеющие в поперечнике всего 15 км, формируют и создают такие колоссальные магнитные поля, остается загадкой.

Новые наблюдения, проведенные группой астрономов, в том числе сотрудником лаборатории NOIRLab NSF Андре-Николя Шене, могут пролить важный свет на происхождение этих магнитных мощностей. Используя различные телескопы по всему миру, включая Канадско-Франко-Гавайский телескоп (CFHT) на Маунакеа, исследователи обнаружили новый тип астрономического объекта — массивную магнитную гелиевую звезду (необычный вариант звезды Вольфа-Райета), которая может быть предшественником магнетара.

Впервые сильное магнитное поле было обнаружено у массивной гелиевой звезды, — говорит Чене.

Наше исследование позволяет предположить, что эта гелиевая звезда закончит свою жизнь в качестве магнетара.

Несмотря на то, что астрономы наблюдали за ней более века, об истинной природе этой звезды, известной как HD 45166, было мало что известно, кроме того, что она богата гелием, несколько массивнее нашего Солнца и является частью бинарной системы.

Эта звезда стала для меня своего рода навязчивой идеей, — говорит Томер Шенар, астроном из Амстердамского университета и ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Science.

Шенар, ранее изучавший подобные богатые гелием звезды, был заинтригован необычными характеристиками HD 45166, которая имеет некоторые признаки звезды Вольфа-Райета, но при этом обладает уникальным спектральным признаком. Он заподозрил, что магнитные поля могут объяснить эти непонятные характеристики.

Помню, как при чтении литературы у меня возникла эврика: «А что, если звезда магнитная?», — сказал он.

Шенар, Чене и их коллеги решили проверить эту гипотезу, проведя новые спектроскопические наблюдения этой звездной системы на приборе CFHT. Эти наблюдения показали, что звезда обладает феноменально мощным магнитным полем — около 43 000 гаусс, что является самым мощным магнитным полем, когда-либо обнаруженным у массивной звезды. Изучив также ее взаимодействие со звездой-компаньоном, специалисты смогли сделать точные оценки ее массы и возраста.

Исследователи предполагают, что, в отличие от других гелиевых звезд, которые в конечном итоге эволюционируют из красного сверхгиганта, эта звезда, скорее всего, образовалась в результате слияния пары звезд средней массы.

Это очень специфический сценарий, и он поднимает вопрос о том, сколько магнетаров возникает из подобных систем, а сколько — из систем других типов, — говорит Чене.

Через несколько миллионов лет HD 45166, расположенная на расстоянии 3000 световых лет от нас в созвездии Моноцероса (Единорога), взорвется в виде очень яркой, но не особенно энергичной сверхновой. Во время этого взрыва ядро звезды будет сжиматься, захватывая и концентрируя и без того сильные линии магнитного поля звезды. В результате получится нейтронная звезда с магнитным полем около 100 трлн. гаусс — самый мощный тип магнита во Вселенной.

Мы думали, что наиболее вероятные кандидаты в магнетары будут происходить из самых массивных звезд, — говорит Чене.

Это исследование показывает нам, что звезды гораздо меньшей массы все же могут стать магнетарами, если для этого будут созданы подходящие условия.

17.08.2023