Новый тип звезд и проблема происхождения магнетаров

Астрономы обнаружили звезду, которая, вероятно, со временем превратится в магнетар. Ее предлагают отнести к новому типу звезд — массивным магнитным гелиевым звездам, сообщается в пресс-релизе Европейской южной обсерватории (ESO).

Магнетарами называют нейтронные звезды с исключительно сильным магнитным полем. Их диаметр составляет около 20–30 км, а масса превышает массу Солнца. Они очень быстро вращаются вокруг своей оси, делая не менее нескольких оборотов в секунду. На данный момент известно более двадцати магнетаров. Происхождение магнетаров до последнего времени оставалось неясным для астрономов.

Звезда HD 45166 расположена в созвездии Единорога на расстоянии около 3000 световых лет от Солнечной системы. Ее масса в несколько раз больше массы Солнца. Также было известно, что звезда содержит много гелия. Природа звезды HD 45166 не могла быть легко объяснена традиционными моделями. «Эта звезда стала моей навязчивой идеей», — говорит ведущий автор нынешнего исследования Томер Шенар (Tomer Shenar) из Амстердамского университета.

Изучая другие звезды, богатые гелием, Шенар предположил, что сильное магнитное поле может объяснить свойства звезды HD 45166. Шенар и его команда решили изучить звезду, используя несколько астрономических инструментов по всему миру. Основные наблюдения были проведены в феврале 2022 года с помощью прибора на телескопе Канада — Франция — Гавайи, который может обнаруживать и измерять магнитные поля. Астрономы также опирались на архивные данные, полученные с помощью оптического спектрографа расширенного диапазона (FEROS) в обсерватории ESO Ла-Силья в Чили. Как только наблюдения были завершены, Шенар попросил Грегга Уэйда, специалиста по магнитным полям звезд из Королевского военного колледжа Канады, изучить данные. Ответ Уэйда подтвердил догадку Шенара: HD 45166 оказалась магнитной звездой.

Как оказалось, эта звезда имеет невероятно сильное магнитное поле, с индукцией 43 000 гауссов (4,3 тесла), что делает HD 45166 самой магнитной массивной звездой, обнаруженной на сегодняшний день. «Поверхность гелиевой звезды имеет магнитное поле почти в 100 000 раз сильнее, чем у Земли», — объясняет астроном Пабло Маршан из Института астрономии Католического университета Лёвена. Магнитное поле в 43 000 Гс является самым сильным магнитным полем, когда-либо обнаруженным у звезды, масса которой превышает чандрасекаровский предел, выше которого звезды могут коллапсировать в нейтронные звезды.

HD 45166 стала первой известной науке массивной магнитной гелиевой звездой. «Очень интересно обнаружить новый тип астрономического объекта, — говорит Шенар, — особенно когда он всё это время прятался у всех на виду». Более того, это дает ключ к разгадке происхождения магнетаров, компактных звезд с магнитными полями, по крайней мере, в миллиард раз сильнее, чем у HD 45166. Расчеты авторов исследования предполагают, что эта звезда закончит свою жизнь как магнетар. Когда она схлопнется под действием собственной гравитации, ее магнитное поле усилится, и звезда в конечном итоге станет очень компактным объектом с магнитным полем около 100 триллионов гауссов (1010 тесла).

Шенар и его команда также обнаружили, что масса HD 45166 меньше, чем сообщалось ранее, примерно в два раза больше массы Солнца, и что ее звездная пара вращается на гораздо большем расстоянии, чем считалось ранее. Кроме того, их исследование показывает, что HD 45166 образовалась в результате слияния двух меньших звезд, богатых гелием. «Наши результаты полностью меняют наше понимание HD 45166», — заключает астроном из ESO Юлия Боденштайнер.

Исследование опубликовано в журнале Science.