Когда массивная звезда коллапсирует под действием собственной гравитации во время взрыва сверхновой, она образует нейтронную звезду или черную дыру. Магнитары — необычная и очень экзотическая форма нейтронной звезды. Как и все эти странные объекты, они крошечные и необычайно плотные — чайная ложка вещества нейтронной звезды имела бы массу около миллиарда тонн — но они также обладают чрезвычайно мощными магнитными полями.
Поверхности магнетаров испускают огромное количество гамма-лучей, когда они подвергаются внезапной корректировке, известной как звездотрясение, в результате огромных напряжений в их корках.Звездное скопление Вестерлунд 1 [1], расположенное на расстоянии 16 000 световых лет в южном созвездии Ара (Алтарь), содержит один из двух дюжин магнетаров, известных в Млечном Пути. Он называется CXOU J164710.2-455216 и сильно озадачил астрономов.
«В нашей более ранней работе мы показали, что магнетар в скоплении Вестерлунд 1 должен был появиться в результате взрывной смерти звезды, которая примерно в 40 раз массивнее Солнца. Но это представляет собой отдельную проблему, поскольку ожидается, что звезды этой массы будут коллапсировать. чтобы образовать черные дыры после их смерти, а не нейтронные звезды. Мы не понимали, как он мог стать магнетаром », — говорит Саймон Кларк, ведущий автор статьи, сообщающей об этих результатах.Астрономы предложили разгадку этой загадки.
Они предположили, что магнетар образовался в результате взаимодействия двух очень массивных звезд, вращающихся друг вокруг друга в двойной системе, настолько компактной, что она могла бы поместиться на орбите Земли вокруг Солнца. Но до сих пор не было обнаружено ни одной звезды-компаньона в месте расположения магнетара в Вестерлунде 1, поэтому астрономы использовали VLT для поиска ее в других частях скопления.
Они охотились за убегающими звездами — объектами, покидающими скопление на высоких скоростях, — которые могли быть выброшены с орбиты из-за взрыва сверхновой, сформировавшего магнетар. Одна звезда, известная как Вестерлунд 1-5 [2], как раз и поступала именно так."Мало того, что эта звезда имеет высокую скорость, ожидаемую, если она отскакивает от взрыва сверхновой, но сочетание ее малой массы, высокой светимости и богатого углеродом состава кажется невозможным воспроизвести в одной звезде — дымящемся пистолете, который показывает он, должно быть, изначально сформировался вместе с двоичным компаньоном », — добавляет Бен Ричи (Открытый университет), соавтор новой статьи.
Это открытие позволило астрономам реконструировать историю звездной жизни, которая позволила магнетару образоваться вместо ожидаемой черной дыры [3]. На первом этапе этого процесса у более массивной звезды пары начинает кончаться топливо, передавая свои внешние слои менее массивному компаньону, которому суждено стать магнетаром, заставляя его вращаться все быстрее и быстрее. . Это быстрое вращение, по-видимому, является важным ингредиентом в формировании сверхсильного магнитного поля магнетара.
На втором этапе, в результате этого массопереноса, сам компаньон становится настолько массивным, что, в свою очередь, теряет большую часть своей недавно набранной массы. Большая часть этой массы теряется, но некоторая часть возвращается к исходной звезде, которую мы все еще видим сияющей сегодня как Вестерлунд 1-5.
"Именно этот процесс замены материала придает уникальную химическую сигнатуру Вестерлунду 1-5 и позволил массе его компаньона сжаться до достаточно низких уровней, чтобы вместо черной дыры родился магнетар — игра звездного паса. -посылка с космическими последствиями! " — заключает член группы Франсиско Наджарро (Centro de Astrobiologia, Испания).Похоже, что вход в двойную звезду может быть важным ингредиентом в рецепте формирования магнетара.
Быстрое вращение, создаваемое переносом массы между двумя звездами, по-видимому, необходимо для создания сверхсильного магнитного поля, а затем вторая фаза массопереноса позволяет будущему магнетару достаточно уменьшиться, чтобы он не коллапсировал в черную дыру при момент его смерти.Примечания:[1] Рассеянное скопление Вестерлунд 1 было обнаружено в 1961 году в Австралии шведским астрономом Бенгтом Вестерлундом, который позже переехал оттуда и стал директором ESO в Чили (1970-74).
Это скопление находится за огромным межзвездным облаком газа и пыли, которое блокирует большую часть его видимого света. Коэффициент затемнения составляет более 100000, и именно поэтому потребовалось так много времени, чтобы раскрыть истинную природу этого конкретного кластера.Вестерлунд 1 — уникальная естественная лаборатория для изучения экстремальной звездной физики, помогающая астрономам выяснить, как самые массивные звезды в Млечном Пути живут и умирают.
На основании своих наблюдений астрономы пришли к выводу, что это крайнее скопление, скорее всего, содержит массу не менее чем в 100 000 раз больше массы Солнца, а все его звезды расположены в области размером менее 6 световых лет в поперечнике. Таким образом, Вестерлунд 1 представляется самым массивным и компактным молодым скоплением, которое когда-либо было обнаружено в галактике Млечный Путь.Все звезды, проанализированные до сих пор в Вестерлунде 1, имеют массу как минимум в 30-40 раз больше, чем Солнце.
Поскольку у таких звезд довольно короткая жизнь — с астрономической точки зрения — Вестерлунд 1 должен быть очень молод. Астрономы определяют возраст от 3,5 до 5 миллионов лет. Итак, Вестерлунд 1 явно является новорожденным скоплением в нашей галактике.[2] Полное обозначение этой звезды — Cl * Westerlund 1 W 5.[3] По мере того как звезды стареют, их ядерные реакции меняют свой химический состав — элементы, питающие реакции, истощаются, а продукты реакций накапливаются.
Этот звездный химический отпечаток сначала богат водородом и азотом, но беден углеродом, и только очень поздно в жизни звезд углерод увеличивается, и к этому моменту водород и азот будут сильно уменьшены — считается, что это невозможно для одиночных звезды должны быть одновременно богаты водородом, азотом и углеродом, как Вестерлунд 1-5.