eso2313fi
— Tutkimustiedote 17. elokuuta 2023
Magnetarit ovat maailmankaikkeuden vahvimpia magneetteja. Nämä
ovat supertiheitä energiaa tuottamattomia tähtiä, joilla on ultravahvat
magneettikentät. Magnetareja on ympäri galaksiamme, mutta tähtitieteilijät
eivät tiedä tarkalleen, miten ne muodostuvat. Tutkijat ovat nyt löytäneet yhden
aktiivisen tähden, josta todennäköisesti tulee magnetari. Löydössä on käytetty
useita teleskooppeja ympäri maailman, mukaan lukien Euroopan eteläisen
observatorion ESO:n havaintopaikat. Havainto tarkoittaa uudentyyppisen
tähtitieteen kohteen: massiivisten magneettisten heliumtähtien löytämistä.
Löytö auttaa myös magnetarien alkuperän selvittämisessä.
 |
|
Taiteilijan näkemys magnetarista ja sen voimakkaasta
magneettikentästä. HD 45166 on osa kaksoistähtijärjestelmää. Taustalla on HD
45166:n kumppani, joka on tavallinen sininen tähti. Sen on havaittu kiertävän
paljon suuremmalla etäisyydellä kuin aiemmin on raportoitu. Kuva: ESO/L.
Calçada
|
Huolimatta siitä, että tähteä HD 45166 on havaittu
yli 100 vuoden ajan, sen arvoituksellista toimintaa ei olla kyetty selittämään
tavanomaisilla malleilla. Siitä tiedettiin aiemmin vain vähän. Tiedettiin, että
se on toinen tähti kaksoistähdessä [1], siinä on
runsaasti heliumia ja se on muutama kerta Aurinkoamme massiivisempi.
"Tästä tähdestä tuli pieni pakkomielteeni",
sanoi Tomer Shenar, joka on tänään Science-lehdessä julkaistun tähteä
koskevan tutkimuksen pääkirjoittaja ja tähtitieteilijä Amsterdamin yliopistossa Alankomaissa.
"Tomer ja minä puhumme HD 45166:sta 'zombitähtenä'
", sanoi yksi artikkelin kirjoittajista, ja ESO:n tähtitieteilijä Julia
Bodensteiner, jonka kotipaikka on Saksassa. "Tämä ei johdu
vain siitä, että tämä tähti on niin ainutlaatuinen, vaan myös siitä, että
sanoin leikillisesti, että se muuttaa Tomerin zombiksi".
Tutkittuaan aiemmin samanlaisia heliumpitoisia tähtiä Shenar
ajatteli, että magneettikentät voisivat olla tärkeässä roolissa.
Magneettikenttien tiedetään vaikuttavan tähtien käyttäytymiseen, ja ne voisivat
selittää, miksi HD 45166:ta ei olla kyetty kuvaamaan perinteisillä
malleilla. Tähti sijaitsee noin 3 000 valovuoden päässä Yksisarvisen
tähdistössä. "Muistan Heureka-hetken lukiessani
kirjallisuutta: 'Entä jos tähti on magneettinen?', sanoi Shenar, joka
toimii tällä hetkellä astrobiologian keskuksessa Madridissa,
Espanjassa.
Shenar ja hänen tutkimusryhmänsä päättivät tutkia tähteä
useilla tutkimusyksiköillä ympäri maailman. Tärkeimmät havainnot tehtiin
helmikuussa 2022 Canada-France-Hawaii-teleskoopilla,
jolla voidaan havaita ja mitata magneettikenttiä. Tutkimusryhmä käytti myös
ESO:n Chilessä sijaitsevan La Silla observatorion Fiber-Fed Extended Range Optical Spectrograph, eli FEROS-instrumentin arkistoaineistoa.
Kun havainnot oli tehty, Shenar pyysi kolleega Gregg Wadea, Kanadan kuninkaallisen sotakorkeakoulun tähtien
magneettikenttien asiantuntijaa, tutkimaan havaintoaineistoa. Waden vastaus
vahvisti Shenarin aavistuksen: "Kuule kaveri, olipa tämä mikä
tahansa, niin se on ehdottomasti magneettinen".
Shenarin tutkimusryhmä oli havainnut, että tähdellä on
uskomattoman voimakas magneettikenttä 4,3 T (Teslaa). Tämän ansiosta
HD 45166 on tähän mennessä löydetyistä massiivisista tähdistä kaikkein
magneettisin [2]. "Heliumtähden
koko pinta on yhtä magneettinen kuin voimakkaimmat
ihmisten tekemät magneetit", yksi tutkimuksen tekijöistä Pablo
Marchant, tähtitieteilijä KU Leuvenin
tähtitieteen instituutista Belgiasta, kertoi.
Tämä havainto merkitsee ensimmäisen massiivisen magneettisen
heliumtähden löytymistä. "On jännittävää löytää uudenlainen
tähtitieteen kohde", Shenar sanoi, "varsinkin kun se on
periaatteessa ollut näkyvillä koko ajan".
Lisäksi se antaa lisää tietoa magnetarien alkuperästä,
joiden magneettikentät ovat vähintään miljardi kertaa vahvempia kuin HD
45166:ssa. Tutkimusryhmän laskelmat viittaavat siihen, että tämä tähti päätyy lopulta magnetariksi. Tähden romahtaessa oman painovoimansa alla sen
magneettikenttä vahvistuu, ja tähdestä tulee lopulta hyvin tiheä ydin, jonka
magneettikenttä on noin 10 miljoonaa Teslaa tehden siitä
maailmankaikkeuden voimakkaimman magneetin.
Shenar ja hänen tutkimusryhmänsä havaitsivat myös, että HD
45166:n massa on aiemmin raportoitua pienempi, noin kaksi kertaa Auringon
massainen. Lisäksi sen tähtipari kiertää paljon suuremmalla etäisyydellä kuin
aiemmin uskottiin. Heidän tutkimuksensa myös osoittavat, että HD 45166
muodostui kahden pienemmän heliumpitoisen tähden yhdistyessä. "Tuloksemme
muokkaavat täysin käsitystämme HD 45166:sta", totesi Bodensteiner
lopuksi.
Lisähuomiot
[1] Vaikka HD 45166 on
kaksoistähtijärjestelmä, niin tässä tekstissä HD 45166 viittaa vain
heliumpitoiseen tähteen, ei molempiin.
[2] 4,3 Teslan vahvuinen magneettikenttä on
voimakkain magneettikenttä, joka on koskaan havaittu Chandrasekhar-massarajan ylittävässä
tähdessä. Massaraja on kriittinen raja, jonka ylittyessä tähdet saattavat
luhistua neutronitähdiksi (magnetarit ovat tietyn tyyppisiä neutronitähtiä).
[3] Tämä tutkimus on esitelty artikkelissa,
joka julkaistaan Science-lehdessä
(doi: science.org/doi/10.1126/science.ade3293).