eso1415uk — Науковий реліз

Таємницю утворення магнітарів розкрито?

14 травня 2014 р.

Магнітари - то химерні надзвичайно щільні залишки вибухів наднових. Вони є найсильніші магнітами, відомими у Всесвіті - у мільйони разів потужніші, ніж найсильніші магніти на Землі. Група європейських астрономів, котра використовує Дуже Великий Телескоп (VLT) ESO, наразі вважає, що вона вперше в історії знайшла зорю, котра партнерка магнітара. Відкриття допоможе з'ясувати, як виникають магнітари, що є таємницею протягом 35 років, і чому саме ця зоря не колапсувала в чорну діру, на що астрономи очікували.

Коли масивна зоря на час вибуху наднової колапсує під дією власної гравітації, то вона утворює або нейтронну зорю, або чорну діру. Магнітари - то незвичайний та вельми химерний різновид нейтронної зорі. Як і всі ці дивні об'єкти, вони крихітні та надзвичайно щільні: чайна ложка речовини нейтронної зорі матиме масу близько мільярда тонн. Крім того, магнітари також мають дуже потужні магнітні поля. Їх поверхні випускають величезну кількість гамма-променів внаслідок колосальних напружень у корі магнітара, оскільки час від часу там трапляються раптові деформації, звані "зоретрусами".

Зоряне скупчення Westerlund 1 [1], розташоване на відстані 16 000 світлових років від Землі у південному сузір'ї Вівтар, вміщує один із двох дюжин магнітарів, відомих у Чумацькому Шляху. Він називається CXOU J164710.2-455216 і в значній мірі є загадкою для астрономів.

"У нашій попередній роботи (eso1034) ми показали, що магнітар у скупченні Westerlund 1 (eso0510) мав народитися у "вибухонебезпечній" зорі, котра приблизно в 40 разів масивніша від Сонця. Також він також представляє свою власну проблему, оскільки очікується, що настільки масивні зорі колапсують із утворенням чорних дір, а не нейтронних зірок. Ми не розуміємо, як тут міг виникнути магнітар",- говорить Саймон Кларк, провідний автор статті, котра звітує про отримані результати досліджень.

Астрономи запропонували рішення цієї таємниці. Вони припустили, що магнітар сформувався за рахунок взаємодії двох дуже масивних зірок, що обертаються навколо одна одної у подвійній системі, настільки тісній, що її можна вмістити в межах орбіти Землі навколо Сонця. Проте, досі не вдавалось виявити зорю-компаньон на місці магнітара у Westerlund 1, тому астрономи використовували VLT, щоб шукати її в інших частинах скупчення. Астрономи полювали на зоряних втікачів - об'єкти, що виходять зі своїх орбіт у скупченні на високих швидкостях, спричинених вибухом наднової, із котрого виник магнітар. Було встановлено, що одна зоря, відома як Westerlund 1-5 [2], саме це й робить.

"Мало того, що ця зоря має очікувану високу швидкість, котру вона отримала б від вибуху наднової: також має місце поєднання низької маси, високої світності та багатого на вуглець хімічного складу, чого неможливо повторити в умовах однієї зорі. Факти свідчать, що зоря повинна була бути утворена у подвійній системі із компаньйоном",- додає Бен Рітчі (Open University), співавтор нової статті.

Нове відкриття допомогло астрономам реконструювати історію життя зорі, котре дозволило утворення магнітара замість очікуваної чорної діри [3]. На першому етапі цього процесу, більш масивна зоря із пари раніше виснажила власне паливо, внаслідок чого її зовнішні шари відірвались та були захоплені тяжінням легшого компаньйона, якому судилося стати магнітаром, змушуючи його обертатися все швидше та швидше. Це швидке обертання здається є одним з основних чинників виникнення ультра-сильного магнітного поля магнітара.

На другому етапі, в результаті цього масопереносу, сам супутник став настільки масивний, що, в свою чергу викидає велику кількість своєї недавно отриманої речовини. Велика частина цієї матерії втрачається, проте деяка частка передається назад до зорі Westerlund 1-5 її походження, котру ми і досі бачимо яскравою.

"Саме цей процес обміну речовиною, котрий обумовив унікальний хімічний склад Westerlund 1-5 і дозволив масі його супутника зменшитись до досить низьких рівнів, спричинив те, щоб замість чорної діри утворився магнітар. Отакі наслідки космічної гри у "купи-продай"!",- підсумовує учасник дослідної групи Франциско Нахарро (Центр Астробіології, Іспанія).

Схоже на те, що перебування у ролі компонента подвійної зоряної системи може бути суттєвим чинником у "рецепті" для формування магнітара. Швидке обертання, створене масообміном між двома зорями, представляється необхідним для створення ультра-сильного магнітного поля, а потім друга фаза масообміну дозволяє майбутньому магнітару досить "схуднути", щоб на час вибуху наднової він не перетворився у чорну діру.

Примітки

[1] Розсіяне скупчення Westerlund 1 було відкрите у 1961 році в Австралії шведським астрономом Бенгтом Вестерлундом, який пізніше обіймав посаду директора ESO в Чилі (на період 1970-1974 ). Скупчення знаходиться позаду величезної міжзоряної хмари із газу та пилу, котра затримує більшу частину видимого випромінювання його зірок, послаблюючи у більше, ніж 100 000 разів. Саме тому потрібно так багато часу, щоб розкрити справжню природу цього скупчення.

Westerlund 1 - то унікальна природна лабораторія для вивчення екстремальних проблем фізики зірок. Дослідження даного скупчення допомагають астрономам зрозуміти, як живуть та вмирають наймасивніші зорі в Чумацькому Шляху. Зі спостережень астрономи роблять висновок, що маса цього скупчення цілком ймовірно, що становить не менше, ніж 100 000 мас Сонця. Варто зауважити, що всі його зорі зосереджені всередині простору у перетині менше 6 світлових років. Таким чином, Westerlund 1 виявляється найбільш масивним компактним молодим зоряним скупченням, наразі ідентифікованим у нашій галактиці Чумацький Шлях.

Всі зорі, наразі вивчені в Westerlund 1, мають маси, котрі щонайменше у 30-40 разів перевищують масу Сонця. Оскільки такі зорі, за астрономічними мірками, мають дуже малу тривалість життя, то Westerlund 1 має бути дуже молодим. Астрономи вважають, що його вік десь в межах від 3.5 до 5 мільйонів років: тобто Westerlund 1 є практично новонародженим скупченням.

[2] Повне позначення для цієї зорі Cl* Westerlund 1 W 5.

[3] На протязі життя зірок, ядерні реакції змінюють їх хімічний склад: ті елементи, які сприяють реакціям, виснажуються, проте накопичуються продукти реакцій. Тому зорі спершу багаті на водень та азот, але бідні на вуглець. Тільки на дуже пізніх стадіях життя зірок, вміст вуглецю в них збільшується, а водню та азоту стає вкрай мало. Вважалось, що то є неможливим для окремих зірок, щоб вони одночасно були багаті на водень, азот та вуглець, як це є для  Westerlund 1-5.

Детальніше

Дане дослідження представлене в прес-релізі ESO, котрий невдовзі також вийде у дослідницькому журналі Astronomy and Astrophysics (“A VLT/FLAMES survey for massive binaries in Westerlund 1: IV.Wd1-5 binary product and a pre-supernova companion for the magnetar CXOU J1647-45” by J. S. Clark et al.).  Таж команда вже опублікувала перше дослідження даного об’єкту у 2006 (“A Neutron Star with a Massive Progenitor in Westerlund 1” by M. P. Muno et al., Astrophysical Journal, 636, L41).

Науково-дослідна група у складі Simon Clark та Ben Ritchie (The Open University, UK), Francisco Najarro (Centro de Astrobiología, Spain), Norbert Langer (Universität Bonn, Germany, Universiteit Utrecht, the Netherlands), Ignacio Negueruela (Universidad de Alicante, Spain).

Для дослідження Westerlund 1, астрономи використовували прилад FLAMES, котрий встановлений на Дуже Великому Телескопі (VLT) ESO (Паранал, Чилі).

Європейська Південна Обсерваторія - це передова міжурядова астрономічна організація в Європі та найбільш продуктивна астрономічна обсерваторія світу. Її підтримує 15 країн: Австрія, Бельгія, Бразилія, Чеська Республіка, Данія, Франція, Фінляндія, Німеччина, Італія, Нідерланди, Португалія, Іспанія, Швеція, Швейцарія та Сполучене Королівство. ESO здійснює ініціативну програму, зосереджену на проектуванні, будівництві та експлуатації потужних наземних спостережних об'єктів, що дозволяє астрономам робити важливі наукові відкриття. ESO також відіграє провідну роль у сприянні та організації співробітництва в астрономічних дослідженнях. ESO працює на трьох унікальних, світового класу обсерваторіях в Чилі: Ла Сілла, Паранал і Чахнантор. На горі Паранал, в ESO працює Дуже Великий Телескоп - найбільш передова в світі астрономічна обсерваторія видимого діапазону та VISTA - найбільший оглядовий телескоп в світі. ESO є європейським партнером просунутого астрономічного радіотелескопу ALMA, найбільшого існуючого астрономічного проекту. В даний час, ESO планує 39 метровий Європейський Надзвичайно Великий Телескоп E-ELT (оптичний та ближній ІЧ діапазони), який стане "найбільшим у світі оком у небо".

Посилання

Контакти

Oleg Maliy
NGO Zaporozhye Astronomical Club Altair
Zaporozhye, Ukraine
Телефон: +380 67 1371070
Email: astroclubzp@gmail.com

Simon Clark
The Open University
Milton Keynes, United Kingdom
Телефон: +44 207 679 4372
Email: jsc@star.ucl.ac.uk

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal and E-ELT Press Officer
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6655
Стільниковий: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

Переклад прес-релізу ESO eso1415.

Про реліз

Реліз №:eso1415uk
Назва:CXOU J164710.2-455216
Тип:• Local Universe : Star : Evolutionary Stage : Neutron Star : Magnetar
• X - Stars
Facility:Very Large Telescope
Science data:2014A&A...565A..90C

Зображення

Artist’s impression of the magnetar in the star cluster Westerlund 1
Artist’s impression of the magnetar in the star cluster Westerlund 1
тільки на англійській
The star cluster Westerlund 1 and the positions of the magnetar and its probable former companion star
The star cluster Westerlund 1 and the positions of the magnetar and its probable former companion star
тільки на англійській
The star cluster Westerlund 1
The star cluster Westerlund 1
тільки на англійській
Wide-field view of the sky around the star cluster Westerlund 1
Wide-field view of the sky around the star cluster Westerlund 1
тільки на англійській

Відео

Flying through the young star cluster Westerlund 1 (artist's impression)
Flying through the young star cluster Westerlund 1 (artist's impression)
тільки на англійській

Також дивіться наші