Comunicato Stampa

Un nuovo tipo di stella fornisce indizi sull'origine misteriosa delle magnetar

17 Agosto 2023

Le magnetar sono i magneti più potenti dell'Universo. Queste stelle morte super dense con campi magnetici ultra forti si trovano in tutta la nostra galassia, ma gli astronomi non sanno ancora esattamente come si formano. Ora, utilizzando più telescopi in tutto il mondo, comprese le strutture dell'ESO (l'Osservatorio Europeo Australe), alcuni ricercatori hanno scoperto una stella ancora attiva che probabilmente diventerà una magnetar. Questa scoperta segna la scoperta di un nuovo tipo di oggetti astronomici - stelle di elio massicce e magnetiche - e fa luce sull'origine delle magnetar.

Nonostante sia stata osservata per oltre 100 anni, la natura enigmatica della stella HD 45166 non poteva essere facilmente spiegata dai modelli convenzionali, e poco si sapeva su di essa al di là del fatto che appartiene a una coppia di stelle [1], è ricca di elio ed è alcune volte più massiccia del Sole.

"Questa stella è diventata un po' una mia ossessione", confessa Tomer Shenar, autore principale di uno studio di questo oggetto pubblicato oggi su Science e astronomo dell'Università di Amsterdam, nei Paesi Bassi. "Tomer e io ci riferiamo a HD 45166 come alla 'stella zombi'", aggiunge la coautrice e astronoma dell'ESO con sede in Germania Julia Bodensteiner. "Questo non solo perché questa stella è così unica, ma anche perché ho scherzosamente detto che trasforma Tomer in uno zombi".

Avendo già studiato simili stelle ricche di elio, Shenar pensava che i campi magnetici potessero risolvere il problema. In effetti, è noto che i campi magnetici influenzano il comportamento delle stelle e potrebbero spiegare perché i modelli tradizionali non sono riusciti a descrivere HD 45166, che si trova a circa 3000 anni luce di distanza nella costellazione dell'Unicorno. "Ricordo di aver avuto un momento 'Eureka' mentre leggevo la letteratura: 'E se la stella fosse magnetica?'", afferma Shenar, che attualmente lavora presso il Center for Astrobiology di Madrid, in Spagna.

Shenar e il suo gruppo di lavoro hanno deciso di studiare la stella utilizzando vari strumenti in tutto il mondo. Le osservazioni principali sono state condotte nel febbraio 2022 utilizzando uno strumento del Canada-France-Hawaii Telescope in grado di rilevare e misurare i campi magnetici. Il gruppo si è anche affidato a importanti dati di archivio acquisiti con lo spettrografo FEROS (Fiber-fed Extended Range Optical Spectrograph, cioè spettrografo ottico a portata estesa alimentato da fibre) presso l'Osservatorio dell'ESO di La Silla in Cile.

Una volta completate le osservazioni, Shenar ha chiesto al coautore Gregg Wade, esperto di campi magnetici nelle stelle e impiegato presso il Royal Military College in Canada, di esaminare i dati. La risposta di Wade ha confermato l'intuizione di Shenar: "Beh, amico mio, qualunque cosa sia, è decisamente magnetica".

Shenar's team had found that the star has an incredibly strong magnetic field, of 43 000 gauss, making HD 45166 the most magnetic massive star found to date [2]. “The entire surface of the helium star has a magnetic field almost 100,000 times stronger than Earth's,” explains co-author Pablo Marchant, an astronomer at KU Leuven’s Institute of Astronomy in Belgium [see edit].

Il gruppo di Shenar aveva scoperto che la stella ha un campo magnetico incredibilmente forte, di 43.000 gauss, il che rende HD 45166 la stella massiccia più magnetica trovata fino a oggi [2]. "L'intera superficie della stella di elio ha un campo magnetico quasi 100.000 volte più intenso di quello della Terra", spiega il coautore Pablo Marchant, astronomo dell'Istituto di astronomia KU Leuven in Belgio [si veda la correzione in fondo].

Questa osservazione segna la scoperta della prima stella massiccia e magnetica di elio in assoluto. "È emozionante scoprire un nuovo tipo di oggetto astronomico", afferma Shenar, "soprattutto quando è sempre stato nascosto in bella vista".

Inoltre, fornisce indizi sull'origine delle magnetar, stelle morte compatte intrecciate con campi magnetici almeno un miliardo di volte più forti di quello di HD 45166. I calcoli del gruppo suggeriscono che questa stella concluderà la propria vita come magnetar. Quando collasserà sotto la propria forza di gravità, il campo magnetico si rafforzerà e la stella alla fine diventerà un nucleo molto compatto con un campo magnetico di circa 100 trilioni di gauss [3], il tipo di magnete più potente dell'Universo.

Shenar e il suo gruppo hanno anche scoperto che HD 45166 ha una massa più piccola di quanto riportato in precedenza, circa il doppio della massa del Sole, e che la sua stella compagna orbita a una distanza molto maggiore di quanto si credesse prima. Inoltre, la ricerca indica che HD 45166 si è formata dalla fusione di due stelle più piccole ricche di elio. “Le nostre scoperte rimodellano completamente la nostra idea di come sia fatta HD 45166”, conclude Bodensteiner.

Correzione [17 agosto]: la citazione di Pablo Marchant è stata modificata in quanto un errore nella conversione di alcune misure aveva portato a una versione incorretta.

Note

[1] HD 45166 è un sistema binario, ma in questo testo con HD 45166 ci si riferisce solo alla stella ricca di elio, non a entrambe le stelle.

[2] Il campo magnetico di 43.000 gauss è il campo magnetico più forte mai rilevato in una stella che superi il limite di massa di Chandrasekhar, il limite critico al di sopra del quale le stelle possono collassare in stelle di neutroni (le magnetar sono un tipo di stelle di neutroni).

[3] In questo testo, un miliardo (billion in inglese) si riferisce a un 1 seguito da nove zeri e un trilione (trilion in inglese) si riferisce a un 1 seguito da 12 zeri.

Ulteriori Informazioni

Questo lavoro è stato presentato in un articolo pubblicato dalla rivista Science (doi: science.org/doi/10.1126/science.ade3293).

L'equipe è composta da Tomer Shenar (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam, Paesi Bassi [API], now at the Centre for Astrobiology, Madrid, Spagna), Gregg Wade (Department of Physics and Space Science, Royal Military College of Canada, Canada), Pablo Marchant (Institute of Astronomy, KU Leuven, Belgio [KU Leuven]), Stefano Bagnulo (Armagh Observatory & Planetarium, Regno Unito), Julia Bodensteiner (European Southern Observatory, Garching, Germania; KU Leuven), Dominic M. Bowman (KU Leuven), Avishai Gilkis (The School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University, Israele), Norbert Langer (Argelander-Institut für Astronomie, Universitӓt Bonn, Germania; Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Germania), André Nicolas-Chené (National Science Foundation’s National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory, Hawai‘i, USA), Lidia Oskinova (Institut für Physik und Astronomie, Universitӓt Potsdam, Germania [Potsdam]), Timothy Van Reeth (KU Leuven), Hugues Sana (KU Leuven), Nicole St-Louis (Département de physique, Université de Montréal, Complexe des sciences, Canada), Alexandre Soares de Oliveira (Institute of Research and Development, Universidade do Vale do Paraíba, São José dos Campos, Brasile), Helge Todt (Potsdam) e Silvia Toonen (API).

L'ESO (European Southern Observatory o Osservatorio Europeo Australe) consente agli scienziati di tutto il mondo di scoprire i segreti dell'Universo a beneficio di tutti. Progettiamo, costruiamo e gestiamo da terra osservatori di livello mondiale - che gli astronomi utilizzano per affrontare temi interessanti e diffondere il fascino dell'astronomia - e promuoviamo la collaborazione internazionale per l'astronomia. Fondato come organizzazione intergovernativa nel 1962, oggi l'ESO è sostenuto da 16 Stati membri (Austria, Belgio, Danimarca, Francia, Finlandia, Germania, Irlanda, Italia, Paesi Bassi, Polonia, Portogallo, Regno Unito, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia e Svizzera), insieme con il paese che ospita l'ESO, il Cile, e l'Australia come partner strategico. Il quartier generale dell'ESO e il Planetario e Centro Visite Supernova dell'ESO si trovano vicino a Monaco, in Germania, mentre il deserto cileno di Atacama, un luogo meraviglioso con condizioni uniche per osservare il cielo, ospita i nostri telescopi. L'ESO gestisce tre siti osservativi: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l’ESO gestisce il VLT (Very Large Telescope) e il VLTI (Very Large Telescope Interferometer), così come telescopi per survey come VISTA. Sempre a Paranal l'ESO ospiterà e gestirà la schiera meridionale di telescopi di CTA, il Cherenkov Telescope Array Sud, il più grande e sensibile osservatorio di raggi gamma del mondo. Insieme con partner internazionali, l’ESO gestisce APEX e ALMA a Chajnantor, due strutture che osservano il cielo nella banda millimetrica e submillimetrica. A Cerro Armazones, vicino a Paranal, stiamo costruendo "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo" - l'ELT (Extremely Large Telescope, che significa Telescopio Estremamente Grande) dell'ESO. Dai nostri uffici di Santiago, in Cile, sosteniamo le operazioni nel paese e collaboriamo con i nostri partner e la società cileni.

La traduzione dall'inglese dei comunicati stampa dell'ESO è un servizio dalla Rete di Divulgazione Scientifica dell'ESO (ESON: ESO Science Outreach Network) composta da ricercatori e divulgatori scientifici da tutti gli Stati Membri dell'ESO e altri paesi. Il nodo italiano della rete ESON è gestito da Anna Wolter.

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Contatti

Tomer Shenar
University of Amsterdam and Centre for Astrobiology
Amsterdam and Madrid, the Netherlands and Spain
E-mail: t.shenar@uva.nl

Julia Bodensteiner
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Tel.: +49-89-3200-6409
E-mail: julia.bodensteiner@eso.org

Gregg Wade
Royal Military College of Canada
Tel.: +1 613 541-6000 ext 6419
E-mail: Gregg.Wade@rmc-cmr.ca

Pablo Marchant
Institute of Astronomy, KU Leuven
Leuven, Belgium
Tel.: +32 16 33 05 47
E-mail: pablo.marchant@kuleuven.be

Lida Oskinova
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Potsdam, Germany
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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso2313.