Smuk tåge, voldelig historie:Stjerners sammenstød løser stjernemysteriet

Da astronomer så på et stjernepar i hjertet af en forbløffende sky af gas og støv, fik de en overraskelse. Stjernepar er typisk meget ens, ligesom tvillinger, men i HD 148937 virker den ene stjerne yngre og er i modsætning til den anden magnetisk.

Nye data fra European Southern Observatory (ESO) tyder på, at der oprindeligt var tre stjerner i systemet, indtil to af dem stødte sammen og smeltede sammen. Denne voldelige begivenhed skabte den omgivende sky og ændrede for altid systemets skæbne.

"Da jeg læste baggrunden, blev jeg slået af, hvor specielt dette system virkede," siger Abigail Frost, en astronom ved ESO i Chile og hovedforfatter af undersøgelsen, "En magnetisk massiv stjerne har oplevet en stjernesammensmeltning," udgivet i Videnskab .

Systemet, HD 148937, er placeret omkring 3800 lysår væk fra Jorden i retning af Norma-stjernebilledet. Den består af to stjerner, der er meget mere massiv end solen og omgivet af en smuk tåge, en sky af gas og støv. "En tåge, der omgiver to massive stjerner, er en sjældenhed, og den fik os virkelig til at føle, at der skulle være sket noget sejt i dette system. Når man så på dataene, steg køligheden kun."

"Efter en detaljeret analyse kunne vi fastslå, at den mere massive stjerne ser meget yngre ud end dens ledsager, hvilket ikke giver nogen mening, da de skulle være dannet på samme tid," siger Frost. Aldersforskellen – den ene stjerne ser ud til at være mindst 1,5 millioner år yngre end den anden – tyder på, at noget må have forynget den mere massive stjerne.

En anden brik i puslespillet er tågen, der omgiver stjernerne, kendt som NGC 6164/6165. Den er 7.500 år gammel, hundredvis af gange yngre end begge stjerner. Tågen viser også meget høje mængder af nitrogen, kulstof og ilt. Dette er overraskende, da disse elementer normalt forventes dybt inde i en stjerne, ikke udenfor; det er som om en voldsom begivenhed havde sat dem fri.

For at opklare mysteriet samlede holdet ni års data fra PIONIER- og GRAVITY-instrumenterne, begge på ESO's Very Large Telescope Interferometer (VLTI), der ligger i Chiles Atacama-ørken. De brugte også arkivdata fra FEROS-instrumentet på ESO's La Silla-observatorium.

"Vi tror, ​​at dette system oprindeligt havde mindst tre stjerner; to af dem skulle være tæt sammen på et tidspunkt i kredsløbet, mens en anden stjerne var meget længere væk," forklarer Hugues Sana, professor ved KU Leuven i Belgien og hovedforsker. af observationerne.

"De to indre stjerner smeltede sammen på en voldsom måde og skabte en magnetisk stjerne og smed noget materiale ud, som skabte tågen. Den fjernere stjerne dannede en ny bane med den nyligt fusionerede, nu magnetiske stjerne, hvilket skabte den binære stjerne, vi ser i dag i centrum af tågen."

"Fusionsscenariet var allerede i mit hoved tilbage i 2017, da jeg studerede tågeobservationer opnået med Den Europæiske Rumorganisations Herschel-rumteleskop," tilføjer medforfatter Laurent Mahy, der i øjeblikket er seniorforsker ved Royal Observatory of Belgium.

"At finde en aldersforskel mellem stjernerne tyder på, at dette scenarie er det mest plausible, og det var kun muligt at vise det med de nye ESO-data."

Dette scenarie forklarer også, hvorfor en af ​​stjernerne i systemet er magnetisk, og den anden ikke er - en anden særegen egenskab ved HD 148937, der er spottet i VLTI-dataene.

Samtidig hjælper det med at løse et mangeårigt mysterium inden for astronomi:hvordan massive stjerner får deres magnetfelter. Mens magnetfelter er et fælles træk ved lavmassestjerner som vores sol, kan mere massive stjerner ikke opretholde magnetfelter på samme måde. Alligevel er nogle massive stjerner i sandhed magnetiske.

Astronomer havde i nogen tid haft mistanke om, at massive stjerner kunne erhverve magnetiske felter, når to stjerner smelter sammen. Men det er første gang, forskere finder så direkte beviser for, at dette sker. I tilfældet HD 148937 skal fusionen være sket for nylig.

"Magnetisme i massive stjerner forventes ikke at vare særlig længe sammenlignet med stjernens levetid, så det ser ud til, at vi har observeret denne sjældne begivenhed meget kort tid efter, at den skete," tilføjer Frost.

ESO's Extremely Large Telescope (ELT), som i øjeblikket er under konstruktion i den chilenske Atacama-ørken, vil gøre det muligt for forskere at finde ud af, hvad der skete i systemet mere detaljeret, og måske afsløre endnu flere overraskelser.

Flere oplysninger: A. J. Frost, En magnetisk massiv stjerne har oplevet en stjernesammensmeltning, Science (2024). DOI:10.1126/science.adg7700. www.science.org/doi/10.1126/science.adg7700

Journaloplysninger: Videnskab

Leveret af ESO