Астрономы нашли странную звезду, готовую превратиться в магнетар

Некоторые крупные светила гибнут, превращаясь в сверхплотные нейтронные звезды. Такие объекты могут иметь массу, сравнимую с Солнцем, при размерах, сопоставимых с крупным городом. Быстровращающиеся нейтронные звезды могут окружаться мощнейшим магнитным полем. Такие объекты, магнетары, исключительно редки, и природа их в точности не известна.

Возможно, они возникают из-за слияния нейтронных звезд. По другой версии, их магнитное поле возникает за счет механизма динамо, которое запускается благодаря первоначальному полю, «унаследованному» от массивной звезды-предшественницы. Эту гипотезу подтвердила необычная находка, о которой рассказано в новой статье, опубликованной в журнале Science.

Томер Шенар (Tomer Shenar) из Амстердамского университета и его коллеги из Европы, Израиля и США изучили двойную систему HD 45166, которая находится в 3000 световых годах и была открыта еще сотню лет назад. Участницы этого тандема вращаются исключительно тесно друг к другу, делая полный оборот всего за 1,6 суток.

Одна из них — старая, исключительно горячая и яркая звезда Вольфа — Райе, которая растеряла большую часть водорода и существует лишь за счет термоядерных реакций слияния ядер гелия. Для таких светил звезда в HD 45166 довольно нетипична: ее масса только вчетверо больше солнечной, что в разы меньше обычного. Кроме того, в ее спектре присутствуют следы большого количества кислорода, углерода и азота.

Объяснить эти особенности не удавалось долгие годы. Поэтому Шенар и его коллеги провели новые наблюдения системы с помощью целого ряда наземных инструментов, включая спектрограф FEROS, работающий в Южной европейской обсерватории (ESO) в Чили. Работа показала, что до сих пор специалисты видели эту систему не совсем верно.

На самом деле, участницы HD 45166 вращаются с частотой целых 8200 суток, а 1,6-суточные периодические изменения яркости связаны с пульсацией меньшей звезды в паре. Значит, и дистанция между светилами должна быть намного больше, что, в свою очередь, потребовало заново пересчитать их массы. Однако новая оценка сделала звезду Вольфа — Райе в HD 45166 еще более легкой, всего в две солнечные массы.

Кроме того, полученные спектры позволили оценить магнитное поле звезды. Оно оказалось исключительно мощным: его индукция достигает 40 тысяч гауссов. Для сравнения, магнитосфера Земли не набирает и одного гаусса, а поле обычного сувенирного магнита для холодильника составляет около 50 гауссов.

Несмотря на сравнительно скромную массу звезды, авторы работы полагают, что ее достаточно для того, чтобы в будущем она вспыхнула сверхновой. Тогда ее внутренние слои коллапсируют и образуют нейтронную звезду диаметром в 10-20 десятков километров. Магнитное поле погибшей звезды резко сожмется и достигнет величины порядка 10¹⁴ гауссов. Иначе говоря, родится магнетар.

Поэтому Шенар и его соавторы считают, что им удалось найти первый пример звезды — предшественницы магнетара. Возможно, и другие подобные объекты рождаются из похожих звезд Вольфа — Райе. Тем не менее участница системы HD 45166 для таких звезд не совсем типична. По мнению ученых, к ее появлению могла привести довольно необычная предыстория.

Согласно их гипотезе, первоначально HD 45166 включала три звезды, две из которых вращались чрезвычайно близко друг к другу, а в итоге сошлись настолько, что разделили водородную оболочку. Со временем их гелиевые ядра слились, внешние слои оказались сброшены, образовав необычную звезду Вольфа — Райе с объединенным, исключительно мощным магнитным полем.