Астрономы почти столетие бились над загадкой звезды HD 45166, которая не вписывалась ни в одну известную категорию небесных тел. В новом выпуске программы Event Horizon Джон Майкл Годье обсуждает с профессором Тель-Авивского университета Томером Шенаром открытие нового типа звезд — «квази-звезд Вольфа — Райе». Это открытие не только объясняет природу странного объекта, но и, по мнению исследователей, может раскрыть тайну происхождения магнетаров — самых мощных магнитов во Вселенной.
🌟 Загадка HD 45166: столетие неопределенности 1:10
История изучения HD 45166 началась в 1933 году, когда астроном Кэрол Джейн Энгер заметила, что эта звезда не похожа ни на одну другую, известную науке . На протяжении поколений ученые пытались классифицировать этот объект, который выглядел как звезда Вольфа — Райе, но обладал аномальными характеристиками.
По словам Томера Шенара, классические звезды Вольфа — Райе имеют следующие особенности:
- Это массивные звезды (обычно не менее 8 масс Солнца), находящиеся на поздних стадиях эволюции .
- Они обладают мощными звездными ветрами, которые выбрасывают огромные объемы вещества .
- В конечном итоге они коллапсируют в нейтронные звезды или черные дыры.
Однако HD 45166, которую Шенар называет «квази-звездой Вольфа — Райе», нарушает эти правила. Она значительно легче (около двух масс Солнца), менее яркая и обладает странным паттерном химического состава . Исследователь сравнивает её со звездой, «надевшей маску» Вольфа — Райе, за которой скрывается совершенно иная природа .
🧲 Экстремальный магнетизм и эффект Зеемана 6:54
Ключевым отличием HD 45166 оказалось наличие невероятно сильного магнитного поля. Как утверждает Томер Шенар, это крайне необычно для звезд такого типа . Для обнаружения этого поля команда использовала метод спектрополяриметрии — одновременного измерения частоты света и его поляризации .
В спектре звезды был обнаружен эффект Зеемана. Шенар объясняет его суть следующим образом:
- При воздействии сильного магнитного поля на атомы количество квантово-механических состояний электронов увеличивается .
- Вместо одной спектральной линии наблюдается её расщепление на несколько компонентов.
- В случае с HD 45166 магнитное поле настолько мощное, что линии расщепляются на три отчетливые части, что позволяет напрямую измерить напряженность поля .
Для наглядности Шенар приводит сравнение мощности магнитного поля :
- Магнитное поле Земли: 0,5 Гаусса.
- Обычный магнит на холодильнике: около 100 Гаусс.
- Медицинский аппарат МРТ: от 15 000 до 30 000 Гаусс.
- Магнитное поле HD 45166: 43 000 Гаусс.
Это делает всю звезду размером с Солнце гигантским и мощным магнитом, превосходящим по силе даже многие рукотворные установки .
🧪 Гипотеза слияния: как рождается «звездный монстр» 11:50
Вопрос о происхождении такого мощного магнитного поля остается открытым, но у команды Шенара есть рабочая гипотеза. Обычный механизм «динамо» (движение зарядов) здесь не подходит, так как внешние слои звезды стабильны. Исследователи полагают, что это «ископаемое поле» (fossil field), возникшее в результате слияния двух звезд .
Предполагаемый сценарий формирования системы:
- Изначально это была двойная система, где одна звезда (около 5 масс Солнца) начала расширяться и терять свои внешние слои из-за влияния соседа .
- Образовалась гелиевая звезда (субкарлик) массой около 1 массы Солнца в паре с массивным компаньоном.
- Затем компаньон начал расширяться, и из-за экстремальной разницы масс (1 к 10) начался процесс «общей оболочки» .
- Звезды сблизились по спирали и в итоге слились, породив аномальную гелиевую звезду с мощным магнитным полем, запертым в её радиативной оболочке .
Шенар отмечает, что хотя этот сценарий звучит сложно, наука располагает множеством доказательств существования всех этапов этого процесса в других системах .
🚀 Протомагнетар: взгляд в будущее 15:55
Исследователи полагают, что HD 45166 является «протомагнетаром» . Магнетары — это нейтронные звезды с самыми сильными магнитными полями во Вселенной (сотни триллионов Гаусс). Открытие Шенара может объяснить, как они получают такую силу.
В основе лежит принцип сохранения магнитного потока. Шенар использует аналогию с фигуристом: когда фигурист прижимает руки к телу, он начинает вращаться быстрее . Точно так же, когда звезда размером с Солнце коллапсирует до размеров нейтронной звезды (около 20 км в диаметре), сила её магнитного поля усиливается пропорционально квадрату радиуса. Расчеты показывают, что поле HD 45166 при коллапсе превратится в поле типичного магнетара .
Однако судьба звезды зависит от её финальной массы. По словам гостя, существует два варианта :
- Если масса ядра превысит предел Чандрасекара (около 1,4 массы Солнца), произойдет коллапс в нейтронную звезду (магнетар).
- Если звезда потеряет слишком много вещества, она станет экстремально магнитным белым карликом.
Текущие модели команды Шенара указывают на первый вариант — рождение магнетара .
🔭 Будни большой науки: работа с гигантскими телескопами 21:26
Томер Шенар поделился деталями работы астронома-исследователя. Для изучения HD 45166 требовались данные крупнейших инструментов мира, таких как телескоп Канада-Франция-Гавайи (CFHT) и космический телескоп «Хаббл» .
Процесс получения данных выглядит следующим образом:
- Конкуренция: Нужно убедить экспертную комиссию, что твое исследование стоит драгоценного времени телескопа, стоимость которого исчисляется миллионами или миллиардами долларов .
- Режимы наблюдения: Обычно астрономы не едут на объект лично. В «сервисном режиме» наблюдения проводят штатные техники по заданным параметрам . Шенар шутит, что его самого лучше не подпускать к управлению телескопом, иначе он может его сломать .
- Обработка данных: Для некоторых проектов (как с «Хабблом») Шенару приходится писать собственное программное обеспечение для анализа .
Исследователь убежден, что в нашей галактике могут существовать тысячи подобных объектов . Теперь, когда астрономы знают, на какие признаки обращать внимание, поиск новых «квази-звезд Вольфа — Райе» станет приоритетной задачей для понимания эволюции звездного магнетизма.
