To zdjęcie, wykonane za pomocą teleskopu VLT Survey Telescope znajdującego się w Obserwatorium Paranal ESO, przedstawia piękną mgławicę NGC 6164/6165, znaną również jako Smocze Jajo. Mgławica to obłok gazu i pyłu otaczający parę gwiazd o nazwie HD 148937. W nowym badaniu wykorzystującym dane ESO astronomowie wykazali, że obie gwiazdy niezwykle się od siebie różnią — jedna wydaje się znacznie młodsza i, w przeciwieństwie do drugiej, jest magnetyczny. Co więcej, mgławica jest znacznie młodsza od którejkolwiek gwiazdy w jej sercu i składa się z gazów zwykle znajdujących się głęboko w gwieździe, a nie na zewnątrz. Te wskazówki razem pomogły rozwiązać zagadkę układu HD 148937 — najprawdopodobniej w układzie znajdowały się trzy gwiazdy, dopóki dwie z nich nie zderzyły się i nie połączyły, tworząc nową, większą i magnetyczną gwiazdę. To gwałtowne wydarzenie doprowadziło również do powstania spektakularnej mgławicy, która obecnie otacza pozostałe gwiazdy. Źródło: zespół ESO/VPHAS+. Podziękowanie: CASU
Astronomowie z Europejskiego Obserwatorium Południowego ujawnili, że szczególne cechy układu gwiazd HD 148937, w tym gwiazda magnetyczna i jego młody wygląd, wynikają z połączenia dwóch gwiazd z pierwotnej grupy trzech. W wyniku tego zdarzenia powstała również otaczająca mgławica, dostarczając kluczowych dowodów na to, jak masywne gwiazdy mogą wytwarzać pola magnetyczne.
Kiedy astronomowie przyjrzeli się parze gwiazd w sercu oszałamiającego obłoku gazu i pyłu, czekali na niespodziankę. Pary gwiazd są zazwyczaj bardzo podobne, jak bliźniaki, ale w HD 148937 jedna gwiazda wydaje się młodsza i, w przeciwieństwie do drugiej, jest magnetyczna. Nowe dane z Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) sugerują, że pierwotnie w układzie znajdowały się trzy gwiazdy, dopóki dwie z nich nie zderzyły się i nie połączyły. To gwałtowne wydarzenie stworzyło otaczającą chmurę i na zawsze zmieniło losy systemu.
„Podczas czytania tła uderzyło mnie, jak wyjątkowy wydawał się ten układ” – mówi Abigail Frost, astronom z ESO w Chile i główna autorka badania opublikowanego w czasopiśmie Nauka. Układ HD 148937 znajduje się około 3800 lat świetlnych od Ziemi, w kierunku konstelacji Normy. Składa się z dwóch gwiazd znacznie masywniejszych od Słońca i otoczonych piękną mgławicą, obłokiem gazu i pyłu. „Mgławica otaczająca dwie masywne gwiazdy jest rzadkością i naprawdę sprawiła, że poczuliśmy, że w tym układzie musiało wydarzyć się coś fajnego. Patrząc na dane, chłód tylko się zwiększył.”
„Po szczegółowej analizie mogliśmy ustalić, że masywniejsza gwiazda wydaje się znacznie młodsza od swojej towarzyszki, co nie ma żadnego sensu, ponieważ powinny uformować się w tym samym czasie!” Mówi Mróz. Różnica wieku – jedna gwiazda wydaje się być co najmniej 1,5 miliona lat młodsza od drugiej – sugeruje, że coś musiało odmłodzić masywniejszą gwiazdę.
Mgławica i jej tajemnice
Kolejnym elementem układanki jest mgławica otaczająca gwiazdy, znana jako NGC 6164/6165. Ma 7500 lat, czyli jest setki razy młodsza od obu gwiazd. Mgławica wykazuje również bardzo duże ilości azotu, węgla i tlenu. Jest to zaskakujące, ponieważ normalnie tych pierwiastków można spodziewać się głęboko wewnątrz gwiazdy, a nie na zewnątrz; to tak, jakby jakieś gwałtowne wydarzenie ich wyzwoliło.
Aby rozwikłać zagadkę, zespół zebrał dane z dziewięciu lat PIONIER I POWAGA instrumenty, oba na ESO Bardzo duży teleskop Interferometr (VLTI), położonego na pustyni Atakama w Chile. Wykorzystano także dane archiwalne z FEROS instrument w Obserwatorium La Silla należącym do ESO.
Łączenie się gwiazd i tajemnice magnetyczne
„Uważamy, że pierwotnie ten układ miał co najmniej trzy gwiazdy; dwie z nich musiały znajdować się blisko siebie w jednym punkcie orbity, podczas gdy inna gwiazda była znacznie bardziej odległa” – wyjaśnia Hugues Sana, profesor na KU Leuven w Belgii i główny badacz obserwacji. „Dwie wewnętrzne gwiazdy połączyły się w gwałtowny sposób, tworząc gwiazdę magnetyczną i wyrzucając część materii, która utworzyła mgławicę. Bardziej odległa gwiazda utworzyła nową orbitę z nowo połączoną, teraz już magnetyczną gwiazdą, tworząc układ podwójny, który widzimy dzisiaj w centrum mgławicy.”
„Scenariusz połączenia pojawił się w mojej głowie już w 2017 roku, kiedy badałem obserwacje mgławic uzyskane za pomocą teleskopu Europejska Agencja KosmicznaKosmicznego Teleskopu Herschela” – dodaje współautor Laurent Mahy, obecnie starszy pracownik naukowy w Królewskim Obserwatorium w Belgii. „Odkrycie różnicy wieku pomiędzy gwiazdami sugeruje, że ten scenariusz jest najbardziej prawdopodobny i można go było wykazać jedynie na podstawie nowych danych ESO”.
Ten scenariusz wyjaśnia również, dlaczego jedna z gwiazd w układzie jest magnetyczna, a druga nie – to kolejna osobliwa cecha HD 148937 dostrzeżona w danych VLTI.
Jednocześnie pomaga rozwiązać od dawna zagadkę astronomii: w jaki sposób masywne gwiazdy uzyskują swoje pola magnetyczne. Podczas gdy pola magnetyczne są powszechną cechą gwiazd o małej masie, takich jak nasze Słońce, masywniejsze gwiazdy nie są w stanie wytrzymać pola magnetycznego w ten sam sposób. Jednak niektóre masywne gwiazdy rzeczywiście są magnetyczne.
Astronomowie od jakiegoś czasu podejrzewali, że masywne gwiazdy mogą wytwarzać pole magnetyczne podczas łączenia się dwóch gwiazd. Jednak po raz pierwszy badacze znaleźli tak bezpośredni dowód na to, że tak się dzieje. W przypadku HD 148937 fuzja musiała nastąpić niedawno. „Nie oczekuje się, że magnetyzm w masywnych gwiazdach będzie trwał bardzo długo w porównaniu z czasem życia gwiazdy, wydaje się więc, że zaobserwowaliśmy to rzadkie zjawisko bardzo szybko po jego wystąpieniu” – dodaje Frost.
Odniesienie: „Masywna gwiazda magnetyczna doświadczyła połączenia gwiazd” autorzy: AJ Frost, H. Sana, L. Mahy, G. Wade, J. Barron, J.-B. Le Bouquin, A. Mérand, FRN Schneider, T. Shenar, RH Barbá, DM Bowman, M. Fabry, A. Farhang, P. Marchant, NI Morrell i JV Smoker, 11 kwietnia 2024 r., Nauka.
DOI: 10.1126/science.adg7700
Ekstremalnie Duży Teleskop należący do ESO (ELT), budowany obecnie na chilijskiej pustyni Atakama, umożliwi badaczom dokładniejsze zbadanie, co wydarzyło się w systemie i być może ujawnienie jeszcze większej liczby niespodzianek.
Otrzymał finansowanie od Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERC) w ramach unijnego programu badań i innowacji „Horyzont 2020” (numer umowy o dotację 772225: MULTIPLES; PI: Hugues Sana).
