Uma estrela magnética massiva pode ser o primeiro precursor magnético que vimos – Ars Technica

O magnetismo é uma das coisas mais extremas que conhecemos, com campos magnéticos tão fortes que a química se torna impossível em sua vizinhança. São estrelas de nêutrons com um interior superfluido contendo partículas carregadas, então é fácil entender como o dínamo magnético é mantido para suportar esse campo magnético. Mas é um pouco mais difícil entender completamente o que inicia o dínamo em primeiro lugar.

A ideia principal, que se beneficia de sua simplicidade, é que um magnetar herda seu campo magnético da estrela que explodiu em uma supernova para formá-lo. O campo magnético original, quando esmagado para corresponder ao tamanho minúsculo da estrela de nêutrons resultante, forneceria um grande impulso para iniciar o magnetar. Há apenas um problema com essa ideia: não observamos nenhuma das estrelas precursoras altamente magnetizadas que essa hipótese requer.

Acontece que estamos observando um há anos. Parecia algo completamente diferente, e foi necessária uma análise mais cuidadosa, publicada hoje na Science, para entender o que estávamos observando.

Não como parece

HD 45166 parece em alguns planos ser um sistema estelar binário relativamente simples, consistindo de uma estrela normal e quente. estrela do rito do lobo Na co-órbita a uma curta distância, com a luz apresentando uma periodicidade de 1,6 dias, presumivelmente devido à órbita.

Mas mesmo nesse nível de compreensão, algumas coisas pareciam estranhas sobre a parte Wolf-Rayet do sistema. Essas estrelas são geralmente quentes, massivas, ricas em hélio e expeliram a maior parte de seu hidrogênio por meio de explosões violentas. Mas a massa em HD 45166 é quatro vezes a do Sol – metade da massa do menor exemplo que vimos em outro lugar. Também possui muito carbono, oxigênio e nitrogênio, o que é raro, e suas linhas espectrais apresentam algumas características incomuns.

O eixo de rotação da estrela também parece estar apontado na direção de sua órbita, o que também é um pouco difícil de alinhar. Portanto, havia muitas coisas difíceis de explicar sobre o sistema mesmo antes das novas observações. De certa forma, os dados atualizados facilitam a compreensão do sistema; Em outros casos, piora.

A principal descoberta foi que o espectro de luz da estrela indicou que a periodicidade de 1,6 dias é provavelmente de uma pulsação física regular da estrela regular no sistema HD 45166. Essa descoberta levou os pesquisadores a examinar outras mudanças periódicas na luz de HD 45166. O sinal orbital mais provável indica que a órbita leva cerca de 8.200 dias – uma diferença bastante drástica de 1,6 dias. Ele coloca as estrelas mais distantes e significa que nenhuma delas provavelmente girará na direção de seu eixo de rotação.

O capítulo maior, por sua vez, exige uma revisão das massas que foram estimadas com base em suas interações orbitais. A nova estimativa reduz a massa da estrela Wolf-Rayet pela metade, tornando-a apenas o dobro da massa do Sol.

magnetismo e outras esquisitices

A informação espectral que nos levou a rever a forma da estrela também forneceu informações sobre o seu campo magnético. Os campos magnéticos afetam a polarização da luz, e os pesquisadores obtiveram essa polarização usando a luz emitida por vários íons presos no campo magnético de uma estrela Wolf-Rayet. Esses dados foram usados ​​para fornecer uma estimativa da força desse campo magnético, que ficou em torno de 40.000 gauss. Para comparação, o campo magnético da Terra é menor que Gauss.

Embora a estrela seja relativamente leve com o dobro da massa do Sol, ainda é grande o suficiente para acabar em uma supernova que deixa para trás uma estrela de nêutrons. O raio desta estrela de nêutrons deve estar dentro de doze quilômetros. Se você mantivesse o campo magnético de 40.000 gauss na superfície da estrela, mas o esmagasse em uma superfície com um novo raio de 12 quilômetros, acabaria com um campo magnético de força em torno de 10¹⁴ Gauss, o que significa que você tem um magnetar.

Portanto, a estrela Wolf-Rayet é uma introdução magnética, e é a primeira vez que a vemos.

Mas também é diferente de qualquer outra estrela Wolf-Rayet que vimos antes, então a equipe de pesquisa mergulhou em sua história por meio de simulações. Isso indica que uma estrela companheira normal está muito longe para ter muita influência na evolução do sistema. Em vez disso, HD 45166 provavelmente começou como um sistema de três estrelas, onde a estrela Wolf-Rayet era originalmente duas estrelas orbitando uma à outra a uma curta distância. Suas interações levam a um período em que seus dois núcleos ricos em hélio compartilham uma única camada rica em hidrogênio.

Os dois núcleos espiralaram para dentro e se fundiram, ejetando hidrogênio no processo. O que restou foi uma estrela jovem, rica em hélio e com um intenso campo magnético. Esse campo magnético prendeu parte do material que, de outra forma, teria sido ejetado, produzindo as linhas espectrais que ajudaram os pesquisadores a descobrir o que estava acontecendo.

Este é um conjunto muito distinto de circunstâncias, o que pode indicar que esses precursores são raros. Mas estima-se que até 10% das estrelas de nêutrons passem por uma fase magnetar, o que significa que são razoavelmente comuns. Como explicamos essa contradição?

Os pesquisadores sugerem que já podemos ter observado algumas estrelas semelhantes. A única razão pela qual fomos capazes de detectar este sistema é por causa de uma estrela companheira, o que não é incomum para as estrelas Wolf-Rayet. Portanto, é possível que já tenhamos observado estrelas semelhantes, mas não tenhamos conseguido identificá-las.

Ciência, 2023. DOI: 10.1126/sciences.ade3293 (sobre DOIs).