Представете си звезда с магнитно поле, поне 100 000 пъти по-силно от полето на Земята. Това е странният звезден обект HD 45166. Неговото магнитно поле е невероятните 43 000 гауса. Това го прави нов тип обект: масивна магнитна хелиева звезда. След милион години ще стане още по-странен обект, когато преживее колапс и се превърне в вид неутронна звезда, наречена „магнетар“.

Според астронома Томер Шенар (Tomer Shenar) от Университета на Амстердам, HD 45166 показва как се създават магнетари. Той е ръководител на екип, който изследва този странен обект. Техните наблюдения показват, че този обект не е обикновена масивна звезда. Вместо това те смятат, че е останал след сливането на две хелиеви звезди с по-ниска маса.

Новообразуваният хелиев обект е силно еволюирала звезда тип Волф-Райе (Wolf-Rayet).

Тези богати на хелий звезди са най-горещата категория звезди, откривани досега, в случая на HD 45166, почти 10 пъти по-горещи от Слънцето. Тяхната огромна топлина означава, че въпреки че са изключително редки, те имат огромен принос към запасите от по-тежки елементи във Вселената. Тъй като са толкова екстремни, звездите на Волф-Райе имат много необясними характеристики, но HD 45166 има някои особено любопитни свойства, включително спектрална сигнатура (подпис), различна от никоя друга.

Подобно на други звезди на Волф-Райе, HD 45166 е достатъчно масивна, че в крайна сметка ще се превърне в свръхнова. Наистина, това време не е далеч, астрономически погледнато, тъй като е изгорила по-голямата част от своя водород, поради което е толкова богата на хелий. След като завърши синтеза на голяма част от своя хелий в други елементи, ядрото му ще се срине и ще експлодира, оставяйки след себе си неутронна звезда.

Тъй като е много по-плътна от звездата, от която идва (и наистина по-плътна от всичко друго освен черна дупка), огромният магнитен поток на неутронната звезда ще създаде поле, по-голямо от това, което HD 45166 има в момента. Много вероятно същото количество магнетизъм, събрано в по-тясно пространство, ще бъде достатъчно, за да се създаде магнетар. Може да изглежда странно, че едно магнитно поле би оцеляло без прекъсване след толкова мощна експлозия, колкото свръхнова, но точно това предполагат моделите на еволюцията на звездите, че ще се случи.

Впечатлението на този художник показва изключително необичайна звезда, която е предназначена да се превърне в един от най-магнетичните обекти във Вселената: вариант на неутронна звезда, известна като магнетар. Това откритие бележи откриването на нов тип астрономически обект - масивна магнитна хелиева звезда - и хвърля светлина върху произхода на магнетарите. В крайна сметка HD 45166 ще избухне като много ярка, но не особено високо енергийна свръхнова. Ядрото му ще се свие, улавяйки и концентрирайки и без това плашещите линии на магнитното поле на звездата. Резултатът ще бъде неутронна звезда с магнитно поле, много по-голямо от нейния прародител. Кредит: NOIRLAB.

Преди да стане магнетар, трябва да премине през още някои промени. Моделите на звездната еволюция предполагат, че в крайна сметка тя ще избухне като свръхнова тип Ib или IIb. Докато се разпада под собствената си гравитация, вече силното магнитно поле ще расте. В крайна сметка обектът ще се превърне в много компактно ядро ​​с магнитно поле от около 100 трилиона гауса.

Това би го направило един от най-мощните видове магнит във Вселената: магнетар.

Изучаването на произхода на HD 45166

Изучаването на произхода на HD 45166 показва, че това е всъщност звездна двойка, от която звездата тип Волф-Райе е един членовете. Астрономите наблюдават обекта повече от век, но странните му характеристики не подлежат на обяснение. Шенар и колегите му решават да разгледат  в безпрецедентни детайли неговите странности, търсейки поляризацията и разделените спектрални линии, които показват силни магнитни полета. В комбинация на наблюденията с телескопа Канада-Франция-Хавай и архивни наблюдения от други инструменти, те разкриват неизвестни досега характеристики на звездата, най-важното, че тя има магнитно поле от 43 000 гауса. За сравнение, магнитното поле на Земята е около половин гаус, а магнитът за хладилник е около 50 гауса.

Въпреки това, това далеч не е рекорд. Магнетарите, рядка подгрупа от неутронни звезди, имат магнитни полета от стотици трилиони гауса, стойности, които са изключение спрямо останалата част от Вселената. Досега астрономите не са успели да обяснят как се образуват тези екстремни полета и защо някои неутронни звезди са толкова магнитни, докато други не са, но Шенар смята, че HD 45166 може да помогне за разгадаването на тази мистерия.

Кредит: ESO/L. Calçada

Тъй като е много по-плътна от звездата, от която идва (и наистина по-плътна от всичко друго освен черна дупка), огромният магнитен поток на неутронната звезда ще създаде поле, по-голямо от това, което HD 45166 има в момента. Много вероятно същото количество магнетизъм, събрано в по-тясно пространство, ще бъде достатъчно, за да се създаде магнетар. Може да изглежда странно, че едно магнитно поле би оцеляло без прекъсване след толкова мощна експлозия, колкото свръхнова, но точно това предполагат моделите на еволюцията на звездите, че ще се случи.

Преди да стане магнетар, трябва да премине през още някои промени. Моделите на звездната еволюция предполагат, че в крайна сметка тя ще избухне като свръхнова тип Ib или IIb. Докато се разпада под собствената си гравитация, вече силното магнитно поле ще расте. В крайна сметка обектът ще се превърне в много компактно ядро ​​с магнитно поле от около 100 трилиона гауса. Това би го направило един от най-мощните видове магнит във Вселената: магнетар.

"Вълнуващо е да разкрием нов тип астрономически обект", коментира Шенар, "особено когато се е криел на видно място през цялото време."

Как се образуват магнетарите?

Откриването на странния произход на HD 45166 дава още една важна следа за произхода на магнетарите. Тези обекти са наистина странни обитатели на космическия зоопарк. Магнетарите са неутронни звезди, горещите остатъци от смъртта на свръхмасивни звезди. По същество неутронните звезди са ядрата на някога активните свръхмасивни звезди. Те вече не са звезди с ядрен синтез, протичащ в ядрата им. Вместо това тези чудовища въртят сфери от кондензирани неутрони, събрани невероятно плътно. Цялата тази маса има много силна гравитация. И нещо вътре генерира магнитно поле, което е трилиони пъти по-силно от земното.

Концепция на художник за силно магнетизирана неутронна звезда или магнетар. Смята се, че тези обекти имат твърди повърхности и претърпяват изригвания, когато техните магнитни полета са нарушени. Кредит: Carl Knox/ OzGrav

Магнетарите отиват една крачка напред и генерират магнитни полета хиляда пъти по-силни (поне) от техните неутронни звезди-предшественици. Процесът вероятно идва от магнитохидродинамичен процес при провеждане на "течности" вътре в звездата. Това е приблизително подобно на това, което се случва в бурния център на нашата планета. Подобно на своите предшественици на неутронни звезди, магнетарите вероятно имат твърди повърхности с кора.

Астрономите продължават да изследват тези обекти за следи, които да подсказват произхода на техните силни магнитни полета. Още през 2009 г. бе популярна идеята, че звездните сливания могат да създадат условия за такива силни полета. Според Шенар произходът на магнитното поле в HD 45166 вероятно се връща към процеса, който е създал прото-магнетара. Това води до силното магнитно поле, което според него "е замръзнало“ в слоевете на звездата. Това поле ще бъде отличителният белег на бъдещия магнетар.

Най-малко 29 известни магнитара съществуват в галактиката Млечен път, видими за нас чрез техните рентгенови и гама-лъчи. В крайна сметка магнитните полета се отпускат и избледняват и емисиите спират. Те оставят след себе си  само мъртва сърцевина. Вероятно нашата галактика вероятно има десетки милиони неактивни магнетари.

Справка: Tomer Shenar et al. ,A massive helium star with a sufficiently strong magnetic field to form a magnetar. Science 381,761-765(2023).DOI: 10.1126/science.ade3293

Източници:

Is This How You Get Magnetars?, Universe Today

Strange Helium Star Could Become One Of The Universe's Most Powerful Magnets, IFLScience

Още по темата

01/08/2023

Космос

Магнетар, излъчващ мощни бързи радиоимпулси, неочаквано започва да се държи като радиопулсар

28/03/2023

Космос

Съвпадение: Бърз радиоимпулс, открит след засечени гравитационни вълни

31/01/2023

Космос

Астрономи откриват 25 бързи радиоимпулса, които се повтарят редовно (видео)

09/12/2022

Космос

Странно избухване на гама-лъчи нарушава правилата за тези космически изригвания