Te obiekty były zagadką astronomii przez 100 lat. Czym są magnetary?
Prawdziwa tożsamość gwiazdy, która frapowała astronomów przez ponad 100 lat, wreszcie została wyjaśniona.
HD 45166 - bo o niej mowa - to dobiegająca kresu swego kosmicznego życia gwiazda Wolfa-Rayeta znajdująca się w odległości około 3000 lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze Jednorożca. Jak większość gwiazd tej klasy jest bogata w hel i posiada towarzysza. Jej artystyczne wyobrażenie możecie zobaczyć na ilustracji powyżej.
Osobliwe zachowania
Jednak HD 45166 ma również osobliwe zachowania, których nie zaobserwowano w żadnej innej gwieździe Wolfa-Rayeta. Tempo utraty jej masy jest niezwykle szybkie, a strumienie cząstek, jakie z siebie wyrzucają mają nietypowy charakter.
Gwiazda Wolfa-Rayeta to typ obiektów kosmicznych, które są dużych rozmiarów i posiadają bardzo wysoką temperaturę. Gwiazdy te mają też bardzo rozległą i rozrzedzoną powłokę gazową, która rozszerza się z dużą prędkością. Należą do najjaśniejszych gwiazd we Wszechświecie.
Teraz zespół kierowany przez astronoma Tomera Shenara z Uniwersytetu Amsterdamskiego w Holandii odkrył, że to osobliwe ciało niebieskie ma na dodatek niezwykle silne pole magnetyczne. To sugeruje, że kiedy w końcu przestanie być gwiazdą, przekształci się w coś znanego jako magnetar.
Czym są magnetary?
Ich definicja brzmi w skrócie tak: to gwiazdy neutronowe lub hipotetyczne gwiazdy kwarkowe, które posiadają bardzo silne pole magnetyczne emitujące promieniowanie gamma oraz promieniowanie rentgenowskie w postaci pulsów (w sposób regularny) lub błysków (w sposób nieregularny).
Odkrycie holenderskiego zespołu sprawia, że HD 45166 jest pierwszą znaną nam magnetyczną gwiazdą Wolfa-Rayeta, co tłumaczy wiele niewiadomych dotyczących tego układu podwójnego (ponad połowa znanych nam gwiazd tego typu posiada w swoim bezpośrednim sąsiedztwie inną gwiazdę), a także mocno zwiększa nasze zrozumienie tego, jak masywne gwiazdy przekształcają się w najbardziej magnetyczne obiekty we Wszechświecie. Gwiazdy Wolfa-Rayeta należą do rzadkich obiektów, ale wynagradzają nam to tym, że potrafią być jednymi z najbardziej spektakularnych gwiazd w całej Drodze Mlecznej.
Tempo utraty masy przez omawianą gwiazdę jest wyjątkowo szybkie
Dzieje się tak na skutek silnych wiatrów gwiezdnych, czyli w procesie emisji naładowanych cząsteczek emitowanych przez gwiazdę. W związku z wyrzucaniem swojej zewnętrznej powłoki w kosmos w szybkim tempie gwiazdy Wolfa-Rayeta kończą jako supernowe.
Dochodzi wtedy do bardzo silnej eksplozji, w której zewnętrzne warstwy gwiazdy zostają wyrzucone z zawrotną prędkością w kosmos. Ich jądro natomiast szybko zapada się pod wpływem grawitacji i przekształca w gwiazdę neutronową. Taka gwiazda to super gęsty obiekt o średnicy mniej więcej 20 kilometrów jednak posiadający masę do 2,4 razy większą niż Słońce.
Czytaj też:
Magnetary są szczególnym rodzajem gwiazd neutronowych. Wyróżnia je gigantyczne pole magnetyczne, które zwykle jest około 1000 razy silniejsze od tego, jakie mają zwykłe gwiazdy neutronowe i około kwadrylion razy silniejsze od tego, jakie generuje Ziemia.
Model sugeruje, że jednym ze sposobów ich powstawania może być sytuacja, w której gwiazda posiadała już pole magnetyczne przed wybuchem supernowej i zapadnięciem się rdzenia. Problem polega na tym, że nie wykryto dotąd żadnej gwiazdy pod koniec jej życia z wystarczająco silnym polem magnetycznym.
Eureka!
Dotychczasowe pomiary wykazały, że gwiazda HD 45166 była bogata w hel i około 4 razy bardziej masywna od Słońca. Te wyniki przeczą jednak temu, co wiemy o ewolucji układów podwójnych i o tym, jak powstają wiatry gwiazdowe.
Jak mówi wspomniany astronom Shenar:
Ta gwiazda stała się moją obsesją. Pamiętam, że czytając literaturę, miałem moment Eureki: "A co, jeśli gwiazda jest magnetyczna?"
Shenar postanowił więc przeprowadzić ze swoim zespołem nowe obserwacje gwiazdy poszukując oznak pola magnetycznego. Okazało się, że istotnie gwiazda je posiada! W dodatku jest to pole nie byle jakie, bowiem ma siłę 43 000 gausów, co oznacza, że jest ono najpotężniejszym polem magnetycznym, jakie kiedykolwiek zarejestrowano w przypadku tak masywnej gwiazdy. Po drugie okazało się, że gwiazda HD 45166 jest znacznie mniej masywna niż wcześniej sądziliśmy - posada ona masę jedynie dwa razy większą od Słońca.
Nie wiadomo, w jaki sposób obserwowana gwiazda Wolfa-Rayeta znalazła się w obecnym stanie. Naukowcy są zdania, że mogła ona powstać z połączenia dwóch mniejszych gwiazd. Byłby to dość specyficzny i rzadki scenariusz. Prawdopodobnie istnieją więc inne ścieżki ewolucji magnetarów, których jeszcze nie poznaliśmy.
Jaka przyszłość czeka tę osobliwą gwiazdę?
Za kilka milionów lat HD 45166 wybuchnie jako supernowa. Jej zapadający się rdzeń skurczy się i doprowadzi do skupienia pola magnetycznego, co zaowocuje powstaniem magnetara o sile pola około 100 bilionów gausów. Tym samym można założyć, że raczej tego nie zaobserwujemy, ale odkrycie to daje nam nowe narzędzie do zrozumienia procesów, w jakich powstają magnetary, a to z kolei daje znakomity punkt odniesienia do poszukiwania innych takich obiektów we Wszechświecie.
Fascynujące, przyznacie.
