Замагниченность массивной звезды объяснили слиянием звезд в тройной системе

Астрономы нашли новое наблюдательное подтверждение идее о том, что магнитные поля массивных звезд могут образовываться при слиянии звезд. Они обнаружили магнитное поле у одной из звезд двойной системы HD 148937, которая могла образоваться при слиянии двух массивных звезд в прошлом. Статья опубликована в журнале Science.

Вопрос природы магнитных полей у массивных звезд (более восьми масс Солнца) в настоящее время остается предметом обсуждений среди астрофизиков. Звезды с меньшей массой, такие как Солнце, поддерживают магнитное поле за счет гидродинамического динамо, которое связано с конвективной зоной во внешней части звезды, однако у массивных звезд конвективная зона и зона лучистого переноса меняются местами, что не позволяет обеспечить действие динамо-механизма.

Однако примерно семь процентов известных одиночных звезд спектрального типа О, массой более 15 масс Солнца, обладают крупномасштабным магнитным полем напряженностью от нескольких сотен до тысяч гауссов. Точного объяснения этому явлению нет, но предполагается, что это может быть связано с реликтовыми магнитными полями из межзвездного облака, в котором звезды рождались, или с процессами перемешивания вещества при слиянии или взаимодействии звезд в системах. Наличие значительного магнитного поля сильно влияет на процесс эволюции массивной звезды — в финале ее жизни потеря массы за счет звездных ветров может быть меньше, что повлияет на тип и свойства компактного объекта, возникающего при смерти звезды.

Группа астрономов во главе с Эбигейл Фрост (Abigail Frost) из Лёвенского католического университета сообщила об обнаружении массивной магнитной звезды, свойства которой могут быть объяснены слиянием двух звезд. Речь идет об одной из звезд двойной системы HD 148937, расположенной в 3,8 тысячах световых лет от Солнца в созвездии Нормы. Ученые анализировали данные наблюдений инструментов PIONIER и GRAVITY интерферометра VLTI, полученные в период с октября 2012 года по сентябрь 2021 года, а также архивные данные наблюдений инструмента FEROS обсерватории Ла Силья.

HD 148937 окружена биполярной туманностью NGC 6164/6165 сложной формы. Она сильно моложе звезд, обогащена углеродом, азотом и кислородом и обладает массой от 1,6 до 12,6 массы Солнца. Система содержит две звезды с почти одинаковой яркостью в ближнем инфракрасном диапазоне, которые относятся к среднему и позднему O-типам, а спектральные данные указывают на наличие дипольного магнитного поля и вращающейся магнитосферы с напряженностью около 1020 гауссов у одной из звезд.

Модель двойной системы, согласованная с данными наблюдений, выглядит следующим образом: основная звезда обладает динамической массой 29,9 массы Солнца, вторичная — 26,6 массы Солнца, они находятся на орбите с периодом 25,76 года, эксцентриситетом 0,778 и наклонением 84,07 градуса. Основная звезда является быстрым ротатором с проекцией экваториальной скорости 165 километров в секунду, а также обладает сильным магнитным полем. Возраст основной звезды в системе составляет 2,68 миллиона лет, тогда как возраст вторичной (и менее массивной) звезды составляет 4,1 миллиона лет. При этом основная звезда выглядит моложе, хотя должна была эволюционировать быстрее, чем вторичная.

Версии, что две звезды фактически эволюционировали как одиночные звезды и были ровесниками, а также что одна из звезд была захвачена, были отброшены авторами. Они считают, что ранее это была тройная звездная система, содержащая тесную пару звезд с общей массой около 35 масс Солнца. Эти звезды слились, при этом во время слияния было потеряно от 2,5 до 5,3 массы Солнца.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы впервые нашли массивную магнитную гелиевую звезду, которая в будущем породит магнитар.