Учёные приблизились к разгадке магнитного поля у 7% массивных звёзд

13.04.2024 19:51:00 | iXBT.com

Согласно новым данным, полученным в ходе изучения двойной системы, окутанной пыльной и богатой элементами туманностью, массивные звёзды приобретают свои магнитные поля в результате столкновений и слияний с другими звёздами.

В гуще этой туманности, известной под двойным обозначением NGC 6164/6165, находится звёздная система HD 148937. Эта система, расположенная примерно в 3800 световых годах от нас в созвездии Наугольник (Norma) южного полушария, содержит две массивные звезды, вращающиеся вокруг общего центра масс. Одна из этих звёзд, самая яркая и горячая из них, обладает магнитным полем. Это вызывает интерес учёных, поскольку в соответствии с текущими представлениями о внутреннем строении звёзд, массивные звёзды не должны обладать магнитными полями.

Изображение туманности NGC 6164/6165, в которой находится двойная звёздная система HD 148937. Источник: ESO / VPHAS Team

Обычно мы рассматриваем Солнце как типичную магнитную звезду, которой присущи такие явления, как солнечные пятна, вспышки и солнечный ветер. Магнитное поле Солнца генерируется на границе между внутренним радиационным слоем и внешним конвекционным слоем. В радиационном слое энергия переносится из ядра источниками гамма-излучения, а в конвективном слое эта энергия преобразуется в поток горячей плазмы, который поднимается к видимой поверхности Солнца, где энергия выделяется в виде света и тепла.

Однако, по мере увеличения массы звезды, конвективные слои уменьшаются, что делает генерацию магнитных полей сложнее. Красные карлики почти полностью конвективны и магнитно активны. Однако чем массивнее звезда, тем меньше конвективный слой. Это означает, что самые массивные звёзды без конвективного слоя не могут генерировать магнитное поле.

Тем не менее, наблюдения показывают, что около 7% самых массивных звёзд все же обладают магнитными полями, что представляет собой загадку для астрономов. Разгадка этого явления, вероятно, кроется в звезде HD 148937.

Группа исследователей, возглавляемая Фростом и Хьюгом Сана из Левенского университета в Бельгии, провела обширное исследование HD 148937, используя девятилетние данные, полученные с помощью интерферометра телескопа ESO в Чили.

Их анализ позволил установить, что более массивная из двух звёзд выглядит значительно моложе, чем её компаньон, что противоречит ожиданиям, так как обе звезды должны были образоваться одновременно. Масса более крупной из двух звёзд составляет 50–60 масс Солнца, и она обладает магнитным полем. При этом, она кажется моложе своего спутника на 1,5 миллиона лет, что является существенной разницей для массивных звёзд, обычно проживающих лишь несколько миллионов лет перед тем, как превратиться в сверхновую.

Дополнительно учёные обратили внимание на туманность, окружающую систему HD 148937. Её форма указывает на то, что она возникла в результате вспышки одной из звёзд этой системы всего 7500 лет назад. Туманность содержит высокие концентрации углерода, азота и кислорода — элементов, обычно встречающихся внутри звёзд, но не снаружи.

Наблюдения Фроста и Саны смогли собрать эту звёздную головоломку системы HD 148937. То, что одна из звёзд в этой двойной системе кажется моложе своей спутницы, что говорит о возможном слиянии, произошедшем в этой системе в последние несколько тысяч лет.

«Мы предполагаем, что исходно в этой системе находилось как минимум три звезды. Две из них были вблизи друг от друга, в то время как третья звезда находилась гораздо дальше», — отметили учёные.

Согласно этой теории, HD 148937 в прошлом была компактной двойной системой, вокруг которой находилась третья звезда. Две близлежащие звезды объединились в одну звезду, выбросив избыточный материал вдоль своей новой оси вращения, что привело к формированию туманности. Внутри только новой звезды до сих пор происходят изменения: звездный материал двух звёзд перемешивается, придавая новой звезде более молодой вид, а турбулентная и конвективная среда в её недрах способна генерировать магнитное поле с напряженностью в 1 килогаусс (магнитное поле Солнца в среднем составляет 1 Гаусс).

Магнитное поле не сохранится надолго — внутренние области звезды в конечном итоге полностью перемешаются, после чего магнитное поле «выключится». Это не только указывает на то, что слияние звёзд должно было произойти относительно недавно, но также проецирует 7% массивных звёзд с магнитными полями в контекст скорости слияния в тесных двойных системах.

Подробнее