У некоторых нейтронных звезд наблюдаются чрезвычайно сильные магнитные поля. Механизм их возникновения до сих пор остается невыясненным. Существует предположение, что они формируются из необычных светил, таких как участник удаленной системы HD 45166. Недавние исследования указывают на то, что она может быть первым идентифицированным примером звезд, являющихся предшественниками магнетаров.
Крупные звезды в конце своего жизненного цикла могут коллапсировать, формируя сверхплотные нейтронные звезды. Эти объекты способны обладать массой, сопоставимой с солнечной, но при этом иметь размеры, близкие к размерам большого города. Быстрое вращение нейтронных звезд может сопровождаться формированием чрезвычайно сильного магнитного поля. Такие объекты, магнетары, они встречаются крайне редко, и их происхождение остается невыясненным.
Возможно, они возникают из-за слияния нейтронных звезд. По другой версии, их магнитное поле возникает за счет механизма динамо, которое активируется благодаря изначальному заряду, полученному от массивной звезды-предшественницы. Эту гипотезу подкрепляет необычная находка, описанная в новой статье, опубликованной в журнале Science.
Томер Шенар из Амстердамского университета совместно с исследователями из Европы, Израиля и США провели исследование двойной системы HD 45166, расположенной на расстоянии 3000 световых лет и являющейся открыта еще сотню лет назад. Участницы этого тандема вращаются исключительно тесно друг к другу, делая полный оборот всего за 1,6 суток.
Она — старая, отличающаяся исключительной теплотой и насыщенностью звезда Вольфа — Райе, звезда, потерявшая значительную долю водорода, продолжает существовать благодаря термоядерным реакциям, в которых происходит слияние ядер гелия. Звезда HD 45166 довольно необычна для объектов такого типа: ее масса всего в четыре раза превышает массу Солнца, что существенно меньше, чем обычно. Также в ее спектре зафиксированы признаки наличия большого количества кислорода, углерода и азота.
Долгие годы попытки объяснить эти характеристики оставались безуспешными. В связи с этим Шенар и его соавторы провели дополнительные исследования системы, используя разнообразные наземные инструменты, в том числе спектрограф FEROS, расположенный в Южной европейской обсерватории (ESO) в Чили. Полученные данные показали, что ранее специалисты делали неверные выводы относительно этой системы.
Фактически, звезды системы HD 45166 совершают оборот за 8200 суток, а изменения в яркости, происходящие каждые 1,6 суток, объясняются пульсациями менее массивного компонента двойной системы. Это указывает на значительно большее расстояние между звездами, что повлекло за собой пересмотр оценки их масс. В результате новой оценки звезда Вольфа — Райе в HD 45166 оказалась еще легче, ее масса составила всего две солнечные массы.
Анализ полученных спектров также позволил определить величину магнитного поля звезды. Установлено, что оно характеризуется высокой интенсивностью, с индукцией, достигающей 40 тысяч гауссов. В сравнении с этим, магнитосфера Земли не превышает одного гаусса, тогда как магнитное поле сувенирного магнита для холодильника достигает примерно 50 гауссов.
Хотя масса звезды относительно невелика, ее создатели считают, что этого будет достаточно для будущей вспышки сверхновой. В этом случае внутренние слои звезды схлопнутся, образовав нейтронную звезду диаметром 10-20 десятков километров. Магнитное поле уже умершей звезды значительно усилится, достигнув значения порядка 10 14 гауссов. Иначе говоря, родится магнетар.
Шенар и его коллеги полагают, что им удалось идентифицировать первый известный случай звезды, являющейся предшественником магнетара. Вероятно, аналогичные объекты формируются из звезд Вольфа-Райе, схожих по своим характеристикам. Однако звезда, входящая в систему HD 45166, не является типичной для подобных объектов. Ученые предполагают, что ее возникновение связано с весьма необычными событиями в прошлом.
Их гипотеза предполагает, что изначально HD 45166 состояла из трех звезд, две из которых находились на очень близком расстоянии друг от друга и в конечном итоге сблизились настолько, что разорвали водородную оболочку. По мере развития событий гелиевые ядра этих звезд объединились, а внешние слои были отброшены, что привело к образованию необычной звезды Вольфа — Райе с объединенным и очень сильным магнитным полем.