Nový typ hvězdy nabízí vysvětlení záhadného původu magnetarů

Tisková zpráva ESO2313

Přestože hvězdu s označením HD 45166 astronomové pozorují více než sto let, její mimořádné vlastnosti není možné snadno vysvětlit pomocí konvenčních modelů. Dlouho o ní bylo známo jen to, že je součástí dvojhvězdného páru [1], je neobyčejně bohatá na hélium a několikrát hmotnější než Slunce. Hvězda se nachází asi 3000 světelných let od Slunce a na obloze ji naleznete v souhvězdí Jednorožce (Monoceros).  

„Jsem touto hvězdou trochu posedlý,“ přiznává astronom Tomer Shenar (University of Amsterdam, Nizozemí; Centre for Astrobiology, Madrid, Španělsko), hlavní autor studie, která byla publikována v časopise Science. „Tomer a já přezdíváme HD 45166 'hvězda-zombie',“ říká astronomka a spoluautorka práce Julia Bodensteiner (ESO, Německo). „Nejen kvůli tomu, jak unikátní tento objekt je, ale také proto, že jsem jednou z legrace prohlásila, že změní na zombie Tomera.“

Tomer Shenar se zabýval studiem podobných héliových hvězd dlouhou dobu a dospěl k závěru, že klíčem k jejich popisu jsou právě magnetická pole. Je známo, že magnetická pole ovlivňují chování hvězd a mohla by vysvětlit, proč tradiční modely při popisu HD 45166 selhávají. „Vzpomínám si přesně na ten okamžik při studiu literatury, kdy jsem si poprvé vítězoslavně položil otázku: Co když je tato hvězda magnetická?“ říká Tomer Shenar.

Tomer Shenar a jeho tým prováděli výzkum HD 45166 s použitím řady astronomických přístrojů po celém světě. Hlavní část pozorování byla získána v únoru roku 2022 pomocí dalekohledu CFHT (Canada-France-Hawaii Telescope), který je vybaven přístroji pro detekci a měření magnetických polí. Vědci také využili archivní data pořízená spektrografem FEROS (Fiber-fed Extended Range Optical Spectrograph) na Observatoři La Silla v Chile.

Když byla všechna pozorování k dispozici, požádal Tomer Shenar o vyjádření jednoho ze spoluautorů práce. Gregg Wade (Royal Military College of Canada), expert na magnetická pole hvězd, potvrdil původní domněnku slovy: „Ať už je to cokoliv, je to rozhodně magnetické.“

Tomer Shenar a jeho tým zjistili, že hvězda má mimořádně silné magnetické pole s indukcí 43 000 gaussů a stala se tak nejhmotnější dosud odhalenou magnetickou hvězdou [2]. „Celý povrch héliové hvězdy má magnetické pole téměř 100 000krát silnější než Země,“ vysvětluje spoluautor práce astronom Pablo Marchant (KU Leuven’s Institute of Astronomy, Belgie).     

Na základě těchto pozorování tak vědci objevili první hmotnou magnetickou heliovou hvězdu. „Je úžasné identifikovat zcela nový typ kosmického objektu,“ říká Tomer Shenar.

Hvězda s těmito vlastnostmi navíc nabízí možné vysvětlení původu magnetarů, kompaktních mrtvých hvězd protkaných magnetickými poli ještě miliardkrát silnějšími než v případě HD 45166. Výpočty totiž naznačují, že tato hvězda skončí svůj život právě jako magnetar. Objekty patřící do této kategorie disponují nejsilnějšími magnetickými poli vesmíru. Při zhroucení vlastní gravitací v závěrečné fázi vývoje magnetické pole HD 45166 ještě zesílí, vznikne kompaktní neutronová hvězda s extrémně silným magnetickým polem o indukci kolem 100 bilionů gaussů [3].

Tomer Shenar a jeho tým také zjistili, že HD 45166 je méně hmotná - má přibližně jen dvojnásobek hmotnosti Slunce – a že její hvězdný průvodce obíhá po mnohem vzdálenější dráze, než se dříve myslelo. Kromě toho výzkum naznačuje, že tato hvězda vznikla sloučením dvou menších héliových hvězd. „Naše zjištění zcela mění pohled na HD 45166,“ upozorňuje Julia Bodensteiner.

Poznámky

[1] HD 45166 je dvojhvězdný systém. V textu je ale označení HD 45166 používáno jen pro jednu ze složek, která je bohatá na hélium.

[2] Magnetické pole s indukcí 43 000 gaussů je nejsilnějším magnetickým polem, jaké bylo dosud detekováno u hvězdy s hmotností přesahující Chandrasekharovu mez – limitní hmotnost, nad níž hvězda v závěrečné fázi vývoje zkolabuje na neutronovou hvězdu. Magnetar je jedním z typů neutronových hvězd.

[2a] Gauss (G) je jednotkou magnetické indukce v soustavě CGS. V soustavě SI se pro magnetickou indukci používá jednotka tesla (T), přičemž 1 T = 10 000 G.

[3] V českém textu je použita tzv. dlouhá škála: miliarda = 1 000 000 000 = 10⁹, bilion = 1 000 000 000 000 = 10¹².

Další informace

Výzkum byl prezentování v článku, který byl publikován ve vědeckém časopise Science (doi: science.org/doi/10.1126/science.ade3293).

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

Evropská jižní observatoř (ESO) umožňuje vědcům z celého světa objevovat tajemství vesmíru ve prospěch všech. Navrhujeme, stavíme a provozujeme pozemní observatoře světové úrovně, které astronomové využívají k řešení vzrušujících otázek a šíření zájmu o astronomii, a podporujeme mezinárodní spolupráci v oblasti astronomie. ESO byla založena jako mezivládní organizace v roce 1962 a dnes ji podporuje 16 členských států (Belgie, Česká republika, Dánsko, Francie, Finsko, Irsko, Itálie, Německo, Nizozemsko, Polsko, Portugalsko, Rakousko, Spojené království, Španělsko, Švédsko a Švýcarsko), hostitelský stát Chile a Austrálie jako strategický partner. Sídlo ESO a její návštěvnické centrum a planetárium ESO Supernova se nachází nedaleko německého Mnichova, zatímco chilská poušť Atacama, nádherné místo s jedinečnými podmínkami pro pozorování oblohy, hostí naše dalekohledy. ESO provozuje tři pozorovací stanoviště: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Paranalu provozuje ESO Very Large Telescope a jeho interferometr VLTI, jakož i přehlídkové dalekohledy, jako je VISTA. Na Paranalu bude ESO také hostit a provozovat soustavu Čerenkovových teleskopů (Cherenkov Telescope Array South), největší a nejcitlivější observatoř pro gama záření na světě. Spolu s mezinárodními partnery provozuje ESO na Chajnantoru zařízení ALMA, které pozoruje oblohu v milimetrovém a submilimetrovém pásmu. Na Cerro Armazones poblíž Paranalu budujeme „největší oko upřené k nebi“ – Extremely Large Telescope. Z našich kanceláří v Santiagu v Chile podporujeme naše operace v zemi a spolupracujeme s chilskými partnery a společností.

Odkazy

• vědecký článek
• snímky observatoře La Silla
• pro novináře: tiskové zprávy pod embargem ve vašem jazyce (REGISTRACE)
• pro vědce: váš článek v tiskové zprávě ESO

Kontakty

Anežka Kabátová; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, Česká republika; Email: eson-czech@eso.org

Jiří Srba; překlad; Email: eson-czech@eso.org

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

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

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

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

Lida Oskinova; Institute for Physics and Astronomy, University of Potsdam; Potsdam, Germany; Tel.: +49 331 977 5910; Email: 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; Email: press@eso.org

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Tisková zpráva ESO2313 - 17. srpna 2023