Magnetar to typ gwiazdy neutronowej, o olbrzymim polu magnetycznym emitujący regularne pulsy promieniowania elektromagnetycznego lub też nieregularne błyski promieniowania rentgenowskiego oraz promieniowania gamma. Nie jest do końca jasne jak dochodzi do tego, że niektóre z gwiazd neutronowych stają się obiektami o najpotężniejszym polu magnetycznym we Wszechświecie. Być może dzięki najnowszym badaniom nad gwiazdą HD 45166 w końcu dowiemy się o nich czegoś więcej.

Magnetary to astronomiczne giganty, będące najpotężniejszymi znanymi magnesami we wszechświecie. Te tajemnicze, gęsto upakowane, zdegenerowane gwiazdy o potężnych polach magnetycznych rozsiane są po całej naszej galaktyce, lecz ich proces powstawania nadal stanowi zagadkę dla astronomów. Jednakże, dzięki wykorzystaniu wielu teleskopów rozlokowanych na całym świecie, w tym także należących do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO), naukowcom udało się zidentyfikować gwiazdę, która ma duże szanse przekształcić się w końcu w magnetar. To przełomowe odkrycie pozwala na zdefiniowanie nowego typu obiektów astronomicznych, czyli masywnych, magnetycznych gwiazd helowych, i rzuca nowe światło na możliwe pochodzenia magnetarów.
Mimo, że gwiazda HD 45166 była obserwowana już od ponad stu lat, jej enigmatyczna natura nie mogła zostać łatwo wyjaśniona przez konwencjonalne modele astronomiczne. Wiadomo było jedynie, że jest jedną z gwiazd składających się na układ podwójny, zawiera duże ilości helu i jest kilkakrotnie masywniejsza niż nasze Słońce.  HD 45166 jest fascynującym układem podwójnym, złożonym z nietypowej kwazi-gwiazdy Wolfa-Rayeta (qWR) i masywnej gwiazdy typu B. Znajduje się on w konstelacji Jednorożca, w sąsiedztwie gromady NGC 2244. Charakteryzuje się niezwykłymi właściwościami magnetycznymi, co czyni go jedynym w swoim rodzaju przykładem wśród znanych gwiazd Wolfa-Rayeta.
Badania z 2023 roku ujawniły, że główny składnik tego układu posiada pole magnetyczne o sile aż 43 kG, co jest około 43 000 razy silniejsze niż pole magnetyczne Słońca. Te właściwości sugerują, że po eksplozji supernowej typu Ib/IIb, pozostałość stanowić będzie magnetar. Układ HD 45166 jest relatywnie rozległy; jego składniki są oddalone o około 10,5 j.a. i okrążają się wzajemnie co 22,5 ziemskiego roku. Ich masy wynoszą kolejno 2,03 M☉ i 3,4 M☉, a orbity charakteryzują się umiarkowaną ekscentrycznością i nachyleniem.
Nie jest łatwo wyjaśnić genezę tego układu. Najbardziej prawdopodobna teoria zakłada, że system zaczął się jako układ trójskładnikowy, z ciasnym układem wewnętrznym i odległą gwiazdą typu B. Niestabilny transfer masy między gwiazdami tego układu wewnętrznego doprowadził do ich zderzenia i utworzenia obecnej kwazi-gwiazdy Wolfa-Rayeta.
Co do przyszłości, główny składnik układu obecnie wytwarza energię przez fuzję helu. Po jej zakończeniu, gwiazda rozszerzy się, stając się supergigantem o wielkości około 300 R☉, po czym eksploduje jako supernowa. Pozostałość po niej prawdopodobnie będzie magnetarem, wnosząc kolejny cenny element do zrozumienia tych enigmatycznych obiektów kosmicznych.
Tomer Shenar, główny autor badania opublikowanego w czasopiśmie „Science” i astronom z Uniwersytetu w Amsterdamie, stwierdził, że ta gwiazda stała się dla niego obsesją. Z kolei współautorka badania Julia Bodensteine z ESO dodała, że nazywają ją żartobliwie gwiazdą zombie i to nie ze względu na jej charakter, ale dlatego, że za jej sprawą w zombie zamienia Tomera Shenara, który zatraca się w pracy kosztem snu.

Najnowsze filmy

Ale wracając do tematu – Shenar, który wcześniej badał podobne, bogate w hel gwiazdy, podejrzewał, że to właśnie pola magnetyczne mogą być kluczem do rozwiązania zagadki prawdziwej natury HD 45166. Istotnie, pola magnetyczne znacząco wpływają na zachowanie gwiazd i mogą być powodem, dla którego tradycyjne modele nie były w stanie wytłumaczyć czym tak naprawdę jest.
Shenar wraz z zespołem przeprowadzili badania gwiazdy, korzystając z różnych instrumentów naukowych na całym świecie. Kluczowe obserwacje przeprowadzono w lutym 2022 roku, przy użyciu instrumentu zamontowanego na Teleskopu Kanadyjsko-Francusko-Hawajskiego w skrócie CFHT, zdolnego do wykrywania i mierzenia pól magnetycznych. Zespół wykorzystał również istotne dane archiwalne, uzyskane przy użyciu spektrografu o rozszerzonym zakresie optycznym FEROS w Obserwatorium La Silla należącym do ESO, położonym w Chile.
Po zebraniu wszystkich danych obserwacyjnych, Shenar poprosił współautora badania, Gregga Wade’a, który jest ekspertem w dziedzinie pól magnetycznych z Royal Military College of Canada, aby przeanalizował dane. Odpowiedź Wade’a potwierdziła przypuszczenia Shenara.
Okazało się, że gwiazda posiada niesamowicie silne pole magnetyczne, o sile czterdziestu trzech tysięcy jednostek gaussa, co czyni HD 45166 jedną z najbardziej magnetycznych, gwiazd jakie do tej pory odkryto. A to jest prawie sto tysięcy razy więcej niż pole magnetyczne naszej planety. To odkrycie jest pierwszym przypadkiem zidentyfikowania masywnej, magnetycznej gwiazdy helowej. Tym stała się zupełnie nowym typem gwiazd w naszym katalogu.
Dodatkowo, to odkrycie dostarcza kluczowych informacji na temat pochodzenia magnetarów — skondensowanych „umierających” gwiazd o potężnych polach magnetycznych, które są co najmniej miliard razy silniejsze niż w przypadku HD 45166. Z obliczeń zespołu wynika, że ta gwiazda ma potencjał do przekształcenia się w magnetar. Gdy zacznie się zapadać pod wpływem własnej grawitacji, jej pole magnetyczne zyska na sile. Ostatecznym rezultatem będzie obiekt o polu magnetycznym rzędu 100 bilionów Gaussów, co uczyni go najsilniejszym znanym magnesem we wszechświecie.
Shenar i jego ekipa dodatkowo odkryli, że masa HD 45166 jest mniejsza niż zakładano — zaledwie dwukrotnie większa od masy naszego Słońca. Co więcej, jej towarzyszący obiekt krąży w znacznie dalszej odległości niż wcześniej przypuszczano. Badania wykazały również, że HD 45166 powstała wskutek fuzji dwóch gwiazd bogatych w hel. Ich odkrycia radykalnie zmieniają pojęcie o HD 45166.
Odkrycie to wprowadza nową perspektywę w spojrzeniu na magnetary, które choć są jednymi z najbardziej intrygujących obiektów w kosmosie, pozostają dla naukowców tajemnicą. Ich ogromna gęstość i niewyobrażalnie silne pola magnetyczne komplikują ich badania. Istnieje wiele teorii dotyczących ich powstawania — jedna zakłada, że są wynikiem kolapsu bardzo masywnych gwiazd, podczas którego reakcje jądrowe tworzą potężne pola magnetyczne. Inna sugeruje, że powstają w wyniku zderzenia dwóch gwiazd neutronowych.
Odkrycie HD 45166 jako kandydata na przyszły magnetar może pomóc w zrozumieniu, która z tych teorii jest bardziej prawdopodobna, czy też czy istnieją inne scenariusze. Co więcej, pozwoli na zidentyfikowanie innych obiektów w kosmosie z potencjałem na stanie się magnetarami. Shenar i jego zespół planują kontynuować swoje badania, wykorzystując nowoczesne technologie jak teleskopy zdolne do pomiaru pól magnetycznych.
Bez wątpienia, te odkrycia mogą stać się katalizatorem przyszłych przełomów w astrofizyce i innych dziedzinach nauki. Głębsze zrozumienie magnetarów i mechanizmów ich powstawania może otworzyć drogę do nowych, ekscytujących odkryć w przyszłości.
Patronite

Patronite

Zostań Patronem Astrofazy! Pomóż rozwijać projekt i zyskaj dostęp do bonusowych treści!
Magnetary, z ich niewyobrażalnie silnymi polami magnetycznymi, są skarbnicą potencjalnej energii, zdolną wpływać na materię w odległości tysięcy kilometrów. Choć możliwość zastosowania tej energii w praktyce, np. w produkcji energii czy w napędach kosmicznych, jest jedynie ciężkim SF, to samo badani takich obiektów jest pierwszym krokiem do zrozumienia ich natury. W tym kontekście, identyfikacja HD 45166 jako kandydata na przyszły magnetar jest mile widziana.
Równie istotne dla zrozumienia magnetarów jest badanie ich oddziaływania na otoczenie kosmiczne. Mogą one na przykład wpływać na trajektorie planetoid czy komet, zwiększając ryzyko kolizji. Ich silne pola magnetyczne mogą też oddziaływać na plazmę i naładowanymi cząstkami w kosmosie, co z kolei wpływa na dynamikę innych ciał niebieskich, takich jak gwiazdy czy planety.
Jednak mimo osiągnięć w poznawaniu ich tajemnic, magnetary wciąż są jednym z najbardziej enigmatycznych i fascynujących obiektów we wszechświecie. Odkrycie HD 45166 i badania prowadzone przez zespół Shenara to istotny, choć początkowy etap w długiej drodze do pełnego zrozumienia tych niezwykłych fenomenów kosmicznych.