Первое обнаружение магнитных массивных звезд за пределами нашей галактики

Впервые магнитные поля были обнаружены у трех массивных горячих звезд в соседних с нами галактиках — Большом и Малом Магеллановых Облаках. Хотя массивные магнитные звезды уже были обнаружены в нашей галактике, открытие магнетизма в Магеллановых облаках имеет особое значение, поскольку эти галактики содержат большое количество молодых массивных звезд. Это дает уникальную возможность изучить активно формирующиеся звезды и верхний предел массы, которую может иметь звезда и оставаться стабильной.

Примечательно, что магнетизм считается ключевым компонентом эволюции массивных звезд, имеющим далеко идущие последствия для их конечной судьбы. Именно массивные звезды с начальной массой более восьми солнечных масс к концу своей эволюции оставляют после себя нейтронные звезды и черные дыры.

Впечатляющие события слияния таких компактных остаточных систем наблюдались гравитационно-волновыми обсерваториями. Кроме того, теоретические исследования предполагают магнитный механизм взрыва массивных звезд, имеющий отношение к гамма-всплескам, рентгеновским вспышкам и сверхновым.

«Изучение магнитных полей в массивных звездах в галактиках с молодым звездным населением дает важную информацию о роли магнитных полей в звездообразовании в ранней Вселенной со звездообразующим газом, не загрязненным металлами», — говорит доктор Светлана Хубриг из Лейбниц. Лейбница Потсдамского астрофизического института (AIP) и первый автор исследования.

Магнитные поля звезд измеряются с помощью спектрополяриметрии. Для этого регистрируется циркулярно поляризованный свет звезды и исследуются малейшие изменения в спектральных линиях. Однако этот метод требует высокого качества данных для достижения необходимой точности измерений поляризации.

«Метод чрезвычайно голоден до фотонов. Это особая проблема, поскольку даже самые яркие массивные звезды с массой более восьми солнечных масс относительно бедны светом при наблюдении в соседних галактиках — Большом и Малом Магеллановом облаке», — объясняет доктор Сильва Ярвинен из AIP.

Из-за этих условий обычные спектрополяриметры высокого разрешения и небольшие телескопы не подходят для таких исследований. Поэтому был использован спектрополяриметр низкого разрешения FORS2, установленный на одном из четырех 8-метровых телескопов Очень большого телескопа (VLT) Европейской южной обсерватории (ESO).

Предыдущие попытки обнаружить магнитные поля у массивных звезд за пределами нашей галактики не увенчались успехом. Эти измерения сложны и зависят от нескольких факторов.

Магнитное поле, измеренное при круговой поляризации, называется продольным магнитным полем и соответствует исключительно компоненту поля, направленному в сторону наблюдателя. Это похоже на свет, исходящий от маяка, который легко заметить, если луч светит в сторону наблюдателя.

Поскольку структура магнитного поля массивных звезд обычно характеризуется глобальным диполем с осью, наклоненной к оси вращения, напряженность продольного магнитного поля может быть равна нулю на фазах вращения, когда наблюдатель смотрит прямо на магнитный экватор вращающейся звезды. Обнаруживаемость поляризационного сигнала также зависит от количества спектральных признаков, используемых для исследования поляризации.

Предпочтительнее наблюдать более широкую область спектра с большим количеством спектральных признаков. Кроме того, для записи поляриметрических спектров с достаточно высоким отношением сигнал/шум требуется более длительное время экспозиции.

Принимая во внимание эти важные факторы, команда провела спектрополяриметрические наблюдения пяти массивных звезд в Магеллановых Облаках. В двух предположительно одиночных звездах со спектральными характеристиками, типичными для магнитных массивных звезд в нашей галактике, и в одной активно взаимодействующей массивной двойной системе, расположенной в ядре самой массивной звездообразующей области NGC346 в Малом Магеллановом Облаке, удалось обнаружить магнитные поля порядка килоГаусса.

На поверхности нашего Солнца такие сильные магнитные поля можно обнаружить только в небольших сильно намагниченных областях — солнечных пятнах. Сообщения об обнаружении магнитных полей в Магеллановых облаках являются первым признаком того, что в галактиках с молодым звездным населением массивное звездообразование происходит так же, как и в нашей галактике.

Исследование опубликовано в журнале Astronomy and Astrophysics.