Тяжелая звезда с сильным магнитным полем может быть первым увиденным нами предшественником магнетара.

Увеличить / Богатые гелием звезды Вольфа-Райе обычно образуются в результате выброса водорода и другого вещества. НАСА, ЕКА, CSA, STScI, производственная группа Webb ERO

Магнитары являются одними из самых экстремальных объектов, о которых мы знаем, с магнитными полями настолько сильными, что химия вблизи них становится невозможной. Это нейтронные звезды со сверхтекучим внутренним пространством, содержащим заряженные частицы, поэтому легко понять, как магнитное динамо держится вместе, поддерживая это магнитное поле. Но немного сложнее полностью понять, что в первую очередь запускает динамо-машину.

Ключевая идея, которая выигрывает от своей простоты, заключается в том, что магнетар наследует свое магнитное поле от звезды, которая взорвалась сверхновой, создав его. Исходное магнитное поле, если его сжать, чтобы оно соответствовало крошечному размеру получившейся нейтронной звезды, должно было дать мощный толчок для запуска магнетара. Есть только одна проблема с этой идеей: мы не обнаружили ни одной из сильно намагниченных звезд-предшественниц, требуемых этой гипотезой.

Оказывается, мы наблюдаем за ним уже много лет. Это выглядело как нечто совершенно другое, и потребовался дополнительный анализ, опубликованный сегодня в журнале Science, чтобы понять, что мы наблюдали.

Не то, что кажется

HD 45166 на некоторых уровнях выглядит как относительно простая двойная звездная система, состоящая из обычной звезды и горячей звезды Вольфа-Райе, вращающихся на небольшом расстоянии, с периодичностью свечения 1,6 дня, предположительно из-за орбита.

Но даже на этом уровне понимания некоторые вещи в части системы Вольфа-Райе казались странными. Обычно это горячие массивные звезды, богатые гелием, выбросившие большую часть своего водорода в результате сильных вспышек. Но масса HD 45166 всего в четыре раза больше массы Солнца, что составляет половину массы самого маленького экземпляра, который мы видели где-либо еще. Он также содержит много углерода, кислорода и редко встречающегося азота, а их спектральные линии имеют необычные характеристики.

Ось вращения звезды также, казалось, указывала в направлении ее орбиты, что также немного сложно упорядочить. Таким образом, было несколько вещей, которые было трудно объяснить о системе даже до новых наблюдений. В некотором смысле обновленные данные делают систему более понятной; в других это усугубляет ситуацию.

Ключевым открытием стало то, что спектр звездного света указывает на то, что 1,6-дневная периодичность, вероятно, возникла из-за регулярной физической пульсации обычной звезды в системе HD 45166. Исследователи изучили другие периодические изменения в свете HD 45166. Наиболее вероятный орбитальный сигнал предполагает, что орбита занимает около 8 200 дней, что довольно резко отличается от 1,6 дня. Это размещает звезды намного дальше друг от друга и означает, что ни одна из них вряд ли будет вращаться в направлении своей оси вращения.

Большее разделение, в свою очередь, требует пересмотра масс, которые были оценены на основе их орбитальных взаимодействий. Новая оценка вдвое уменьшает массу звезды Вольфа-Райе, что делает ее вдвое больше массы Солнца.

Магнетары и прочие странности

Спектральная информация, которая позволила нам рассмотреть внешний вид звезды, также предоставила информацию о ее магнитном поле. Магнитные поля влияют на поляризацию света, и исследователи получили эту поляризацию, используя свет, испускаемый рядом ионов, захваченных магнитным полем звезды Вольфа-Райе. Эти данные были использованы для оценки силы этого магнитного поля, которая оказалась порядка 40 000 Гаусс. Для сравнения, магнитное поле Земли меньше одного Гаусса.

Несмотря на то, что звезда относительно легкая и в два раза превышает массу Солнца, она все же достаточно велика, чтобы превратиться в сверхновую, которая оставит после себя нейтронную звезду. Эта нейтронная звезда должна иметь радиус порядка десятка километров. Если вы сохраните магнитное поле в 40 000 Гаусс на поверхности звезды, но разнесете его до новой поверхности с радиусом 12 километров, вы получите напряженность магнитного поля примерно в 10 14 Гаусс, что означает, что у вас есть магнетар.

Значит, звезда Вольфа-Райе является предшественником магнетара...