Første påvisning af magnetiske massive stjerner uden for vores galakse

For første gang er magnetiske felter blevet detekteret i tre massive, varme stjerner i vores nabogalakser, de store og små magellanske skyer. Mens magnetiske massive stjerner allerede er blevet opdaget i vores egen galakse, er opdagelsen af ​​magnetisme i de magellanske skyer særlig vigtig, fordi disse galakser har en stærk population af unge massive stjerner. Dette giver en unik mulighed for at studere aktivt dannende stjerner og den øvre grænse for den masse, en stjerne kan have og forblive stabil.

Især anses magnetisme for at være en nøglekomponent i massiv stjerneudvikling, med vidtrækkende indvirkning på deres endelige skæbne. Det er de massive stjerner med i starten mere end otte solmasser, der efterlader neutronstjerner og sorte huller ved slutningen af ​​deres udvikling.

Spektakulære sammensmeltningsbegivenheder af sådanne kompakte restsystemer er blevet observeret af gravitationsbølgeobservatorier. Desuden foreslår teoretiske undersøgelser en magnetisk mekanisme til eksplosion af massive stjerner, relevant for gammastråleudbrud, røntgenglimt og supernovaer.

"Undersøgelser af magnetfelter i massive stjerner i galakser med unge stjernepopulationer giver afgørende information om magnetfelternes rolle i stjernedannelse i det tidlige univers med stjernedannende gas, der ikke er forurenet af metaller," siger Dr. Swetlana Hubrig, fra Leibniz. Institut for Astrofysik Potsdam (AIP) og første forfatter til undersøgelsen.

Stjernemagnetiske felter måles ved hjælp af spektropolarimetri. Til dette optages cirkulært polariseret stjernelys, og de mindste ændringer i spektrallinjerne undersøges. Men for at opnå den nødvendige nøjagtighed af polarisationsmålingerne kræver denne metode data af høj kvalitet.

"Metoden er ekstremt sulten efter fotoner. Dette er en særlig udfordring, fordi selv de klareste massive stjerner, som har mere end otte solmasser, er relativt lysfattige, når de observeres i vores nabogalakser, den store og den lille magellanske skyer." Dr. Silva Järvinen fra AIP forklarer.

På grund af disse forhold er konventionelle højopløsningsspektropolarimetre og mindre teleskoper uegnede til sådanne undersøgelser. Derfor blev der brugt lavopløsningsspektropolarimeteret FORS2, som er monteret på et af de fire 8 meter teleskoper i Very Large Telescope (VLT) fra European Southern Observatory (ESO).

Tidligere forsøg på at opdage magnetiske felter i massive stjerner uden for vores galakse var mislykkede. Disse målinger er komplekse og afhænger af flere faktorer.

Det magnetiske felt, der måles med cirkulær polarisation, kaldes det langsgående magnetfelt, og det svarer udelukkende til den feltkomponent, der peger i retning af observatøren. Det ligner lyset, der kommer fra et fyrtårn, som er let at se, når strålen skinner mod iagttageren.

Fordi magnetfeltstrukturen i massive stjerner sædvanligvis er karakteriseret ved en global dipol med aksen skrånende til rotationsaksen, kan styrken af ​​det langsgående magnetiske felt være nul ved rotationsfaser, når observatøren ser direkte på den roterendes magnetiske ækvator. stjerne. Detekterbarheden af ​​polarisationssignalet afhænger også af antallet af spektrale træk, der bruges til at undersøge polarisationen.

Observation af et bredere spektralområde med et større antal spektrale træk er at foretrække. Derudover er længere eksponeringstider afgørende for optagelse af polarimetriske spektre med et tilstrækkeligt højt signal-til-støj-forhold.

Under hensyntagen til disse vigtige faktorer udførte holdet spektropolarimetriske observationer af fem massive stjerner i de magellanske skyer. I to formentlig enkeltstjerner med spektralkarakteristika, der er typiske for magnetiske massive stjerner i vores egen galakse og i ét aktivt interagerende massivt binært system placeret i kernen af ​​det mest massive stjernedannende område NGC346 i Den Lille Magellanske Sky, lykkedes det dem at detektere magnetfelter af størrelsesordenen kiloGauss.

På vores sols overflade kan så stærke magnetfelter kun detekteres i små stærkt magnetiserede områder – solpletterne. De rapporterede magnetfeltdetektioner i de magellanske skyer er den første indikation af, at massiv stjernedannelse forløber i galakser med unge stjernepopulationer på samme måde som i vores galakse.

Forskningen er publiceret i tidsskriftet Astronomy &Astrophysics .