Вчені наблизилися до розгадки магнітного поля у 7% масивних зірок

Згідно з новими даними, отриманими в ході вивчення подвійної системи, оповитої курною і багатою на елементи туманністю, масивні зірки набувають свої магнітні поля в результаті зіткнень і злиттів з іншими зірками.

У гущі цієї туманності, відомої під подвійним позначенням NGC 6164/6165, знаходиться зоряна система HD 148937. Ця система, розташована приблизно в 3800 світлових роках від нас у сузір'ї Накутник (Norma) південної півкулі, містить дві масивні зірки, що обертаються навколо загального центру . Одна з цих зірок, найяскравіша і найгаряча з них, має магнітне поле. Це викликає інтерес вчених, оскільки відповідно до поточних уявлень про внутрішню будову зірок, масивні зірки не повинні мати магнітні поля.

Зазвичай ми розглядаємо Сонце як типову магнітну зірку, якій притаманні такі явища як сонячні плями, спалахи та сонячний вітер. Магнітне поле Сонця генерується на межі між внутрішнім шаром радіаційним і зовнішнім конвекційним шаром. У радіаційному шарі енергія переноситься з ядра джерелами гамма-випромінювання, а конвективному шарі ця енергія перетворюється на потік гарячої плазми, який піднімається до видимої поверхні Сонця, де енергія виділяється як світла і тепла. 

Однак, зі збільшенням маси зірки, конвективні шари зменшуються, що робить генерацію магнітних полів складніше. Червоні карлики майже повністю конвективні та магнітно активні. Однак чим масивніша зірка, тим менший конвективний шар. Це означає, що найпотужніші зірки без конвективного шару не можуть генерувати магнітне поле.

Тим не менш, спостереження показують, що близько 7% найпотужніших зірок все ж таки володіють магнітними полями, що є загадкою для астрономів. Розгадка цього явища, ймовірно, у зірці HD 148937.

Група дослідників, очолювана Фростом і Х'югом Сана з Левенського університету в Бельгії, провела широке дослідження HD 148937, використовуючи дев'ятирічні дані, отримані за допомогою інтерферометра телескопа ESO в Чилі. 

Їх аналіз дозволив встановити, що більш масивна з двох зірок виглядає значно молодшою, ніж її компаньйон, що суперечить очікуванням, оскільки обидві зірки мали утворитися одночасно. Маса більшої з двох зірок становить 50-60 мас Сонця, і вона має магнітне поле. При цьому, вона здається молодшою ​​за свого супутника на 1,5 мільйона років, що є істотною різницею для масивних зірок, які зазвичай проживають лише кілька мільйонів років перед тим, як перетворитися на наднову.

Додатково вчені звернули увагу на туманність, що оточує систему HD 148937. Її форма вказує на те, що вона виникла в результаті спалаху однієї зі зір цієї системи всього 7500 років тому. Туманність містить високі концентрації вуглецю, азоту та кисню — елементів, які зазвичай зустрічаються всередині зірок, але не зовні.

Спостереження Фроста і Сани змогли зібрати цю зоряну головоломку системи HD 148937. Те, що одна із зірок у цій подвійній системі здається молодшою ​​за свою супутницю, що говорить про можливе злиття, що сталося в цій системі в останні кілька тисяч років.

«Ми припускаємо, що вихідно в цій системі було як мінімум три зірки. Дві з них були поблизу один від одного, тоді як третя зірка була набагато далі», - зазначили вчені.

Згідно з цією теорією, HD 148937 у минулому була компактною подвійною системою, навколо якої знаходилася третя зірка. Дві прилеглі зірки об'єдналися в одну зірку, викинувши надлишковий матеріал уздовж своєї нової осі обертання, що призвело до формування туманності. Усередині тільки нової зірки досі відбуваються зміни: зірковий матеріал двох зірок перемішується, надаючи новій зірці молодший вигляд, а турбулентне і конвективне середовище в її надрах здатне генерувати магнітне поле з напруженістю в 1 кілогаус (магнітне поле Сонця в середньому становить 1 Гаусс) .

Магнітне поле не збережеться надовго – внутрішні області зірки зрештою повністю перемішаються, після чого магнітне поле «вимкнеться». Це не тільки вказує на те, що злиття зірок мало статися відносно недавно, але також проектує 7% масивних зірок з магнітними полями в контекст швидкості злиття в тісних подвійних системах.