Nieuw type ster geeft aanwijzingen voor mysterieuze oorsprong van magnetars

Magnetars zijn de sterkste magneten in het heelal. Deze superdichte dode sterren met ultrasterke magnetische velden zijn overal in ons sterrenstelsel te vinden, maar astronomen weten niet precies hoe ze ontstaan.

Nu hebben onderzoekers met behulp van meerdere telescopen over de hele wereld, waaronder die van de ESO, een levende ster gevonden die waarschijnlijk een magnetar zal worden. Deze bevinding markeert de ontdekking van een nieuw type astronomisch object – massieve magnetische heliumsterren – en werpt licht op de oorsprong van magnetars.

Ondanks dat de ster al meer dan 100 jaar is waargenomen kon de raadselachtige aard van de ster HD 45166 niet gemakkelijk worden verklaard door conventionele modellen, en was er weinig over bekend buiten het feit dat het een van een paar sterren is, rijk aan helium en een paar keer zwaarder is dan onze Zon.

“Deze ster werd een beetje een obsessie van mij”, zegt Tomer Shenar, de hoofdauteur van een studie over dit object gepubliceerd in Science en een astronoom aan de universiteit van Amsterdam. “Tomer en ik noemen HD 45166 de “zombiester”, zegt coauteur en ESO-astronoom Julia Bodensteiner uit Duitsland. “Dit komt niet alleen omdat deze ster zo uniek is, maar ook omdat ik gekscherend zei dat het Tomer in een zombie verandert”. Toner herinnert zich een Eureka-moment na het lezen van literatuur. “wat als de ster magnetisch is?”, zegt Shenar.

Shenar had eerder soortgelijke heliumrijke sterren bestudeerd en dacht dat magnetische velden de zaak konden oplossen. Het is inderdaad bekend dat magnetische velden het gedrag van sterren beïnvloeden en zouden kunnen verklaren waarom traditionele modellen HD 45166 niet konden beschrijven. De ster bevindt zich op een afstand van ongeveer 3000 lichtjaar in de richting van het sterrenbeeld Monoceros – Eenhoorn.

Shenar en zijn team begonnen de ster te bestuderen met verschillende telescopen over de hele wereld. De belangrijkste waarnemingen werden in 2022 gedaan met een instrument van de Canada-France-Hawaii Telescope dat magnetische velden kan detecteren en meten. Het team baseerde zich ook op belangrijke archiefgegevens die zijn verzameld met de Fiber-fed Extended Range Optical Spectrograph (FEROS) van de ESO-sterrenwacht op La Silla in Chili.

Toen de waarnemingen eenmaal binnen waren vroeg Shenar coauteur Gregg Wade, een expert op het gebeid van magnetische velden in sterren en verbonden aan het Royal Military College of Canada, om de gegevens te onderzoeken. Wade’s reactie bevestigde Shenar’s voorgevoel: de ster is magnetisch.

Het team van Shenar had ontdekt dat de ster een ongelooflijk sterk magnetisch veld heeft van 43.000 gauss waardoor HD 45166 de meest magnetische ster is die tot nu toe is gevonden. “Het hele oppervlak van de heliumster is net zo magnetisch als de sterkste dor de mens gemaakte magneten:, legt coauteur Pablo Merchant, astronoom aan het Instituut voor Astronomie van de KU Leuven, uit.

Deze waarneming markeert de ontdekking van de allereerste massieve magnetische heliumster. “Het is opwindend om een nieuw type astronomisch object te ontdekken,” zegt Shenar, “vooral als het zich al die tijd in het volle zicht heeft verstopt.”

Bovendien geeft het aanwijzingen voor de oorsprong van magnetars, compacte dode sterren doorspekt met magnetische velden die minstens een miljard keer sterker zijn dan die in HD 45166. De berekeningen van het team suggereren dat deze ster zijn leven als magnetar zal eindigen. Als de ster instort onder zijn eigen zwaartekracht zal zijn magnetische veld sterker worden en zal de ster uiteindelijk een zeer compacte kern worden met een magnetisch veld van ongeveer 100 biljoen gauss – het krachtigste type magneet in het heelal.

Shenar en zijn team ontdekten ook dat HD 45166 een massa heeft die kleiner is dan eerder gemeld, ongeveer twee keer de massa van de Zon, en dat het stellaire paar op een veel grotere afstand van elkaar draait dan eerder werd aangenomen. Bovendien wijst hun onderzoek erop dat HD 45166 is ontstaan door de fusie van twee kleinere heliumrijke sterren.

Artikel: Tomer Shenar, A massive helium star with a sufficiently strong magnetic field to form a magnetar, Science (2023). DOI: 10.1126/science.ade3293. www.science.org/doi/10.1126/science.ade3293

Eerste publicatie: 18 augustus 2023
Bron: ESO