Pressmeddelande

Ny stjärntyp ger insikter om magnetarernas svårförklarade ursprung

17 augusti 2023

Magnetarerna är de starkaste magneterna i universum. Dessa supertäta, döda stjärnor med extremt starka magnetfält finns i hela galaxen, men astronomerna förstår inte exakt hur de bildas. Nu har forskare med hjälp av teleskop runt hela jorden, däribland anläggningarna vid Europeiska sydobservatoriet (ESO), undersökt en levande stjärna som troligen kommer att utvecklas till en magnetar. Därmed har en ny typ av stjärna upptäckts – massiva magnetiska heliumstjärnor – som hjälper oss att förstå magnetarernas ursprung.

Trots att stjärnan HD 45166 har observerats i över hundra år har dess underliga egenskaper inte kunnat förklaras med konventionella stjärnmodeller. Utöver att stjärnan ingår i ett dubbelsystem [1], är rik på helium och är några gånger tyngre än solen, har kunskapen om den varit mycket sparsam.

 

“Denna stjärna blev lite av en fix idé för mig” säger Tomer Shenar, astronom vid Amsterdams universitet i Nederländerna och försteförfattare på studien av detta objekt som publiceras i dag i Science. “Tomer och jag kallar HD 45166 zombiestjärnan” säger Julia Bodensteiner, medförfattare och astronom vid ESO i Tyskland. “Inte bara för att stjärnan är så unik, utan för att jag skämtade om att den förvandlade Tomer till en zombie”.

 

Shenar hade studerat liknande heliumrika stjärnor tidigare och trodde att magnetfält kunde lösa problemet. Man vet att magnetfält påverkar stjärnors beteende och detta skulle kunna förklara varför klassiska modeller inte kunde beskriva HD 45166, som ligger 3 000 ljusår bort i Enhörningens stjärnbild. “Jag kommer ihåg att jag fick en insikt när jag läste forskningen: tänk om stjärnan är magnetisk?” säger Shenar, för närvarande vid Centre for Astrobiology i Madrid, Spanien. 

 

Shenar och hans forskargrupp observerade stjärnan med flera teleskop jorden runt. De huvudsakliga observationerna gjordes i februari 2022 med ett instrument på Canada-France-Hawaii Telescope som kan detektera och mäta magnetiska fält. Forskarna använde också arkivdata tagna med FEROS-instrumentet (Fiber-fed Extended Range Optical Spectrograph) på ESO:s La Sillaobservatorium i Chile.

 

När observationerna var gjorda bad Shenar sin forskarkollega Gregg Wade, expert på stjärnors magnetfält vid Royal Military College i Kanada, att undersöka datan. Wade bekräftade Shenars misstanke: “Ja min vän, vad än detta är så är det magnetiskt”.

 

Forskarna fann att stjärnan har ett extremt starkt magnetfält med en flödestäthet på inte mindre än 43 000 gauss, vilket innebär att HD 45166 är den mest magnetiska massiva stjärnan som man känner till [2]. “Hela ytan på denna heliumstjärna har ett magnetfält som är nästan 100 000 gånger starkare än jordens” förklarar Pablo Marchant, astronom vid KU Leuven Institute of Astronomy i Belgien [se anm.].

 

Observationen är därmed den första av en massiv magnetisk heliumstjärna. “Det är spännande att hitta en ny typ av astronomiskt objekt, särskilt när det har varit fullt synligt hela tiden” säger Shenar.

 

Stjärnan ger också ledtrådar till hur magnetarer, kompakta döda stjärnor med ett magnetfält mer än en miljon gånger starkare än det i HD 45166, bildas. Forskarnas beräkningar visar att denna stjärna troligen kommer att sluta sitt liv som magnetar. När den kollapsar under sin egen gravitation kommer magnetfältet att förstärkas. Till slut blir stjärnan en mycket kompakt kärna med en magnetisk flödestäthet av omkring 100 000 miljarder gauss, och därmed den starkaste magneten i universum.

 

Shenar och hans forskargrupp fann också att HD 45166 har mindre massa än tidigare känt, omkring dubbelt så stor som solens, och att dess kompanjon kretsar mycket längre bort än tidigare känt. Dessutom indikerar studien att HD 45166 bildades genom att två mindre heliumrika stjärnor smälte samman. “Våra resultat vänder upp och ner på vår förståelse av HD 45166” avslutar Bodensteiner.

 

Anmärkning [17 augusti]: citatet av Pablo Marchant korrigerades då en enhetskonvertering var fel i den förra versionen.

Noter

[1] HD 45166 är ett dubbelsystem, men i denna text avses endast den heliumrika stjärnan, inte båda komponenterna.

 

[2] Den magnetiska flödestätheten på 43 000 gauss är den starkaste som detekterats i en stjärna större än Chandrasekhargränsen, den kritiska massa som behöver överstigas för att kunna kollapsa till en neutronstjärna (magnetarer är en typ av neutronstjärna).

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i en artikel i tidskriften Science (doi: science.org/doi/10.1126/science.ade3293).

 

Forskarlaget utgörs av Tomer Shenar (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam, Nederländerna [API], numera vid Centre for Astrobiology, Madrid, Spanien), Gregg Wade (Department of Physics and Space Science, Royal Military College of Canada, Kanada), Pablo Marchant (Institute of Astronomy, KU Leuven, Belgiem [KU Leuven]), Stefano Bagnulo (Armagh Observatory & Planetarium, Storbritannien), Julia Bodensteiner (European Southern Observatory, Garching, Tyskland; KU Leuven), Dominic M. Bowman (KU Leuven), Avishai Gilkis (The School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University, Israel), Norbert Langer (Argelander-Institut für Astronomie, Universitӓt Bonn, Tyskland; Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Tyskland), André Nicolas-Chené (National Science Foundation’s National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory, Hawai‘i), Lidia Oskinova (Institut für Physik und Astronomie, Universitӓt Potsdam, Tyskland [Potsdam]), Timothy Van Reeth (KU Leuven), Hugues Sana (KU Leuven), Nicole St-Louis (Département de physique, Université de Montréal, Complexe des sciences, Tyskland), Alexandre Soares de Oliveira (Institute of Research and Development, Universidade do Vale do Paraíba, São José dos Campos, Brasilien), Helge Todt (Potsdam) och Silvia Toonen (API).

 

Europeiska sydobservatoriet (ESO) möjliggör för astronomer världen över att utforska universums mysterier. Vi designar, konstruerar och driver markbaserade observatorier av yppersta världsklass – som astronomer använder för att besvara spännande och utmanande frågor och för att sprida astronomisk kunskap – och driver internationella samarbeten inom astronomin. ESO startade som en mellanstatlig organisation 1962 och har i dag 16 medlemsländer (Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Irland, Italien, Nederländerna, Polen, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike), tillsammans med Chile som värdland och Australien som en strategisk partner. ESO:s högkvarter och besökscenter med planetarium, ESO Supernova, ligger nära München i Tyskland, medan teleskopen är placerade i Atacamaöknen i Chile, en unik plats för astronomiska observationer. ESO driver tre observatorier i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope och Very Large Telescope Interferometer, liksom kartläggningsteleskop som VISTA. Vid Paranal kommer även ESO att placera och driva Cherenkov Telescope Array South, världens största och känsligaste gammastrålningsteleskop. Tillsammans med internationella partners driver ESO de två anläggningarna APEX och ALMA på Chajnantorplatån som observerar himlen i millimeter- och submillimetervåglängder. Vid Cerro Armazones, nära Paranal, bygger vi för närvarande ESO:s Extremely Large Telescope, ”världens största öga mot himlen”. Från kontoret i Santiago, Chile, stödjer vi verksamheten i landet och samverkar med det chilenska samhället och våra samarbetspartners.

Länkar

• Forskningsartikel
• Foton på ESO:s La Sillaobservatorium
• För journalister: Prenumerera på pressmeddelanden under embargo på svenska
• För astronomer: Berätta om din forskning!

 

Kontakter

Tomer Shenar
University of Amsterdam and Centre for Astrobiology
Amsterdam and Madrid, the Netherlands and Spain
E-post: t.shenar@uva.nl

Julia Bodensteiner
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Tel: +49-89-3200-6409
E-post: julia.bodensteiner@eso.org

Gregg Wade
Royal Military College of Canada
Tel: +1 613 541-6000 ext 6419
E-post: Gregg.Wade@rmc-cmr.ca

Pablo Marchant
Institute of Astronomy, KU Leuven
Leuven, Belgium
Tel: +32 16 33 05 47
E-post: pablo.marchant@kuleuven.be

Lida Oskinova
Institute for Physics and Astronomy, University of Potsdam
Potsdam, Germany
Tel: +49 331 977 5910
E-post: lida@astro.physik.uni-potsdam.de

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
E-post: press@eso.org

Johan Warell (press contact Sverige)
ESO Science Outreach Network
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
Email: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso2313 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.