Астрономы в созвездии Единорога обнаружили странную звезду, похожую на мощный магнит

Астрономы обнаружили звезду, магнитное поле которой соперничает с самым сильным магнитом, когда-либо созданным человеком, — и это может объяснить происхождение намагниченных частиц, известных как магнетары.

В 3300 световых годах от нас в южном созвездии Единорога находится странная звезда. На поверхности это ничем не примечательная светящаяся точка 10-й величины. Но под этим кроется путаница противоречий.

“Эта звезда стала для меня чем-то вроде навязчивой идеи”, — говорит Томер Шенар (Амстердамский университет), который руководил исследованием, опубликованным в Science.

Звезда, известная как HD 45166, по-видимому, относится к классу Вольфа-Райе, которые состоят из звезд с преобладанием гелия и мощными ветрами. Эти ветры оставляют характерный след в спектре звезды. Однако, в то время как масса большинства звезд Вольфа-Райе превышает массу восьми Солнц, эта звезда весит намного меньше. Более того, она странно слабая.

Ранее астрономы разрешили эти головоломки, предположив, что эта своеобразная звезда могла образоваться в результате столкновения двух звезд меньшей массы. Но если бы это было так, то это слияние вообще не должно было вызывать ветра — и его спектр определенно говорит об этом. Противоречие настолько странное, что звезда даже не включена в галактический каталог звезд Вольфа-Райе, несмотря на ее спектр Вольфа-Райе.

Шенар и его коллеги заново посмотрели на эту звезду после исчерпывающего исследования, включающего данные за десятилетия, полученные от множества различных инструментов на нескольких телескопах. Они хотели ответить на вопрос: является ли эта звезда магнитной?

Каждая звезда в той или иной степени обладает магнитным полем. Звезды состоят из вспенивающейся плазмы, то есть движущихся частиц с электрическим зарядом, и это движение создает магнитное поле. Магнетизм может приводить к такой активности, как протуберанцы или извержения, как мы видим на Солнце. Но большинство звезд на самом деле не настолько магнитны. Средняя площадь на Солнце имеет поле около 1 Гаусс, что примерно в два раза превышает силу поля земной поверхности.

Однако некоторые звезды обладают гораздо более мощными полями. Остатки сгоревших массивных звезд, известных как нейтронные звезды, имеют магнитные поля в 1 триллион раз сильнее, чем у Солнца. По мере коллапсирования массивной звезды линии ее магнитного поля уплотняются, и напряженность поля увеличивается. Но есть еще магнетары: у этих нейтронных звезд поля в 1000 раз сильнее, чем у обычных нейтронных звезд, и, учитывая, что большинство звезд изначально не настолько магнитны, их сложнее объяснить.

Это подводит нас к любопытному случаю HD 45166. Команда Шенара использовала инструмент Канадско-франко-Гавайского телескопа для поиска химических отпечатков пальцев, которые магнитные поля могут оставлять в спектре звезды. То, что они обнаружили, сделало совершенно очевидным: эта звезда не просто немного магнитная — напряженность ее поля составляет целых 43 000 Гаусс. 

“Магнитные поля в тысячу Гаусс довольно редки среди массивных звезд, поэтому 43 000 Гаусс действительно зашкаливают”, — говорит Пол Кроутер (Университет Шеффилда, Великобритания), который не принимал участия в исследовании.

Команда на этом не остановилась. Они также повторно проанализировали другие данные о яркости и движении звезды. Астрономы ранее оценили ее массу в 4 раза больше Солнечной, определив ее по орбите вокруг относительно обычной голубой звезды. Свет от обеих звезд становится ярче и гаснет каждые полтора дня, и астрономы думали, что он исходит от орбиты двух звезд вокруг друг друга.

Но команда Шенара поняла, что эти пульсации на самом деле исходят от компаньона возрастом 100 миллионов лет. Изучив данные о движении за 24 года, они обнаружили, что фактический период обращения измеряется не в днях, а в годах: 22 года, если быть точным, при том, что две звезды находятся на таком же расстоянии друг от друга, как Сатурн от Солнца.

Благодаря этому новому пониманию магнитная звезда становится еще менее массивной, чем считалось ранее, и имеет всего 2 массы Солнца. Меньшая масса означает, что нет другого варианта, объясняющего происхождение этой звезды: она могла возникнуть только в результате слияния двух звезд меньшего размера.

“Слияние двух звезд может вызвать сильное магнитное поле”, — говорит Шенар, ссылаясь на предыдущую работу. “Звездам не обязательно быть магнитными до слияния”.

Но такая маленькая звезда не должна создавать такой сильный ветер, так почему же мы видим его признаки? Мощное магнитное поле является ключевым фактором, задерживающим вытекающий материал и, таким образом, усиливающим спектроскопический отпечаток слабого ветра.

“Эта статья разрешает давнюю загадку о HD 45166, поскольку она была признана странностью среди звезд Вольфа-Райе”, — говорит Кроутер. “Колоссальное” магнитное поле, добавляет он, связывает разрозненные фрагменты в единую историю происхождения.

По оценкам Шенара и его коллег, в конечном итоге эта звезда превратится в нейтронную звезду, и ее магнитное поле при этом усилится. Они думают, что это создаст магнетар; однако Кроутер не уверен в судьбе звезды. “Во время взрыва сверхновой происходит множество сложных физических процессов”, — говорит он.

По словам Шенара, один из способов оценить вероятность того, что это произойдет, — найти больше таких объектов. “HD 45166 находится ‘всего’ в 3300 световых годах от нас”, — отмечает он.

“В нашей галактике Млечный Путь, вероятно, содержатся тысячи других. Теперь, когда мы знаем, как они выглядят, есть хороший шанс обнаружить больше таких магнитных монстров”.