Komunikat prasowy

Piękna mgławica z brutalną historią: zderzenie gwiazd rozwiązaniem gwiezdnej zagadki

11 kwietnia 2024

Gdy astronomowie spojrzeli na gwiezdną parę w sercu oszałamiającego obłoku gazu i pyłu, czekała na nich niespodzianka. Pary gwiazd są zwykle bardzo podobne, jak bliźnięta, ale w HD 148937 jedna gwiazda wydaje się młodsza i – przeciwieństwie do drugiej – magnetyczna. Nowe dane z Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) sugerują, że w systemie były pierwotnie trzy gwiazdy, dopóki dwie z nich nie zderzyły się i połączyły. Gwałtowne zdarzenie utworzyło otaczający obłok i na zawsze zmieniło losy systemu.

„Podczas czytania literatury, uderzyło mnie, jak wyjątkowy wydaje się ten system” mówi Abigail Frost, astronomka z ESO w Chile, kierowniczka badań opublikowanych dzisiaj w Science. System HD 148937 znajduje się około 3800 lat świetlnych od Ziemi w kierunku gwiazdozbioru Węgielnicy. Składa się z dwóch gwiazd znacznie masywniejszych od Słońca, otoczonych przez piękną mgławicę, obłok gazu i pyłu. „Mgławica otaczająca dwie masywne gwiazdy to rzadkość i naprawdę sprawiła, że poczuliśmy, że w tym układzie musiało wydarzyć się coś ciekawego. W trakcie analizy danych uczucie to tylko wzrosło.”

„Po dokładnej analizie udało się nam ustalić, że bardziej masywna gwiazda wydaje się znacznie młodsza niż jej towarzyszka , co nie ma sensu, ponieważ powinny powstać w tym samym czasie!” mówi Frost. Różnica wieku – jedna gwiazda wydaje się być o co najmniej 1,5 miliona lat młodsza od drugiej – sugeruje, że coś musiało odmłodzić masywniejszą gwiazdę.

Inny element układanki znajduje się w mgławicy otaczającej gwiazdy, znanej jako NGC 6164/6165. Liczy sobie 7500 lat, setki razy mniej niż obie gwiazdy. Mgławica wykazuje bardzo duże ilości azotu, węgla i tlenu. Jest to zaskakujące, ponieważ te pierwiastki spodziewane są zwykle głęboko wewnątrz gwiazdy, a nie na zewnątrz. Jakieś gwałtowne wydarzenie musiało je uwolnić.

Aby rozwikłać tajemnicę, zespół naukowy zebrał rozciągnięte na dziewięć lat dane z instrumentów PIONIER i GRAVITY, na Interferometrze Bardzo Dużego Teleskopu (VLTI), należącym do ESO, znajdującym się na chilijskiej pustyni Atakama. Użyto także archiwalnych danych z instrumentu FEROS z Obserwatorium La Silla, również należącego do ESO.

„Sądzimy, że system miał początkowo co najmniej trzy gwiazdy. Dwie z nich musiały być blisko siebie w jednym punkcie orbity, natomiast trzecia znajdowała się znacznie dalej” wyjaśnia Hugues Sana, profesor na KU Leuven w Belgii, kierownik naukowy obserwacji. „Dwie wewnętrzne gwiazdy połączyły się w gwałtowny sposób, tworząc magnetyczną gwiazdę i wyrzucają część materii, która utworzyła mgławicę. Odleglejsza gwiazda utworzyła nową orbitę z nową połączoną gwiazdą, teraz magnetyczną, tworząc układ podwojny, który dzisiaj widzimy w centrum mgławicy.”

„Scenariusz merdżera kiełkował w mojej głowie już w 2017 roku, gdy analizowałem obserwacje mgławicy uzyskane przy pomocy Kosmicznego Teleskopu Herschela należącego do Europejskiej Agencji Kosmicznej” dodaje współautor Laurent Mahy, obecnie naukowiec w Królewskim Obserwatorium w Belgii. „Znalezienie różnicy wieku pomiędzy gwiazdami sugeruje, że taki scenariusz jest najbardziej wiarygodny. Było to możliwe do wykazania tylko dzięki danym z ESO.”

Scenariusz ten wyjaśnia także dlaczego jedna z gwiazd w systemie jest magnetyczna, a druga nie – co jest kolejną dziwną cechą HD 148937 zauważoną w danych VLTI.

Jednocześnie pomaga w rozwiązaniu długotrwałej tajemnicy astronomicznej: w jaki sposób masywne gwiazdy uzyskują swoje pola magnetyczne. O ile pola magnetyczne są powszechną cechą gwiazd o małych masach, takich jak nasze Słońce, to gwiazdy masywne nie mogą podtrzymywać pól magnetycznych w ten sam sposób. A pomimo tego niektóre masywne gwiazdy są magnetyczne.

Od jakiegoś czasu astronomowie podejrzewali, że gwiazdy masywne mogą uzyskiwać pola magnetyczne w efekcie połączenia się dwóch gwiazd. Teraz po raz pierwszy udało się znaleźć tak bezpośredni dowód, że coś takiego zachodzi. W przypadku HD 148937 połączenie musiało nastąpić niedawno. “Nie uważa się, aby magnetyzm w masywnych gwiazdach trwał bardzo długo, w porównaniu do okresu życia gwiazd. Wydaje się więc, że zaobserwowaliśmy rzadkie zdarzenie krótko po tym, jak nastąpiło” dodaje Frost.

Ekstremalnie Wielki Teleskop (ELT), należący do ESO i budowany obecnie na chilijskiej pustyni Atakama, umożliwi badaczom dokładniejsze ustalenie co zaszło w systemie, a być może nawet pokaże więcej niespodzianek.

Więcej informacji

Wyniki badań przedstawiono w artykule pt. “A magnetic massive star has experienced a stellar merger”, który ukaże się w Science (www.science.org/doi/10.1126/science.adg7700). Publikacja ukaże się w Science w piątek 12 kwietnia 2024 r., a stanie siędostepna online 11 kwietnia o godz. 20.00 CEST. Aby w trakcie embargo medialnego zobaczyć ostateczną wersję tekstu artykułu, można wejść na stronę https://www.eurekalert.org/press/scipak/ albo skontaktować się pod adresem scipak@aaas.org.

Badania uzyskały finansowanie z Europejskiej Rady Badań Naukowych w ramach programu badawczo-innowacyjnego Unii Europejskiej o nazwie Horyzont 2020 (umowa grantowa numer 772225: MULTIPLES; PI: Hugues Sana). 

Skład zespołu badawczego: A. J. Frost (European Southern Observatory, Santiago, Chile [ESO Chile] and Institute of Astronomy, KU Leuven, Belgium [KU Leuven]), H. Sana (KU Leuven), L. Mahy (Royal Observatory of Belgium, Beliga i KU Leuven), G. Wade (Department of Physics & Space Science, Royal Military College of Canada, Kanada [RMC Space Science]), J. Barron (Department of Physics, Engineering & Astronomy, Queen’s University, Kanada i RMC Space Science), J.-B. Le Bouquin (Université Grenoble Alpes, Centre national de la Recherche Scientifique, Institute de Planétologie et d’Astrophyisique de Grenoble, Francja), A. Mérand (European Southern Observatory, Garching, Niemcy [ESO]), F. R. N. Schneider (Heidelberger Institut für Theoretische Studien, Niemcy i Astronomisches Rechen-Institut, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Niemcy), T. Shenar (The School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University, Izrael i KU Leuven), R. H. Barbá (Departamento de Física y Astronomía, Universidad de La Serena, Chile), D. M. Bowman (School of Mathematics, Statistics and Physics, Newcastle University, Wielka Brytania i KU Leuven), M. Fabry (KU Leuven), A. Farhang (School of Astronomy, Institute for Research in Fundamental Sciences, Iran), P. Marchant (KU Leuven), N. I. Morrell (Las campanas Observatory, Carnegie Observatories, Chile) oraz J. V. Smoker (ESO Chile i UK Astronomy Technology centre, Royal Observatory, Wielka Brytania).

Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) umożliwia naukowcom z całego świata na odkrywanie tajemnic Wszechświata z korzyścią dla nas wszystkich. Projektujemy, budujemy i zarządzamy światowej klasy obserwatoriami naziemnymi – których astronomowie używają do odpowiadania na ciekawe pytania i szerzenia fascynacji astronomią – a także promujemy międzynarodową współpracę w astronomii. Ustanowione w 1962 roku jako organizacja międzynarodowa, ESO jest wspierane przez 16 krajów członkowskich (Austria, Belgia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Irlandia, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy), a także Chile jako kraj gospodarz, oraz Australię jako strategicznego partnera. Siedziba ESO, a także jego centrum popularyzacji nauki i planetarium (ESO Supernova) znajdują się w pobliżu Monachium w Niemczech, natomiast chilijska pustynia Atakama – niesamowite miejsce z wyjątkowymi warunkami do obserwacji nieba – jest domem dla naszych teleskopów. ESO zarządza trzema lokalizacjami obserwacyjnymi w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope – Bardzo Duży Teleskop) oraz dwa teleskopy do przeglądów nieba. VISTA pracuje w podczerwieni, VLT Survey Telescope w zakresie widzialnym. W Paranal ESO zarządza także południowym obserwatorium CTA (Cherenkov Telescope Array South) – największym na świecie i najbardziej czułym obserwatorium promieniowania gamma. Wspólnie z międzynarodowymi partnerami ESO zarządza także radioteleskopami APEX i ALMA, które są instrumentami do obserwacji nieba w zakresach milimetrowym i submilimetrowym. Na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, budujemy „największe oko świata na niebo”, czyli Ekstremalnie Wielki Teleskop (Extremely Large Telescope, ELT). Nasza działalność w Chile jest zarządzania z biur ESO w Santiago, gdzie współpracujemy też z chilijskimi partnerami.

Linki

• Publikacja naukowa (preprint; końcowa wersja artykułu w trakcie embargo medialnego znajduje się na https://www.eurekalert.org/press/scipak/ lub można ją otrzymać pod kontakcie pod adresem scipak@aaas.org)
• Zdjęcia VLT/VLTI
• Dowiedz się więcej o Ekstremalnie Wielkim Teleskopie (ELT) a naszej dedykowanej stronie internetowej i w paczce prasowej
• Dla dziennikarzy: zasubskrybuj, aby otrzymywać w swoim języku nasze komunikaty z embargo medialnym
• Dla naukowców: jeśli masz ciekawy temat, zgłoś swoje badania

Kontakt

Abigail Frost
European Southern Observatory
Santiago, Chile
Tel.: +44 79 8353 9292
E-mail: Abigail.Frost@eso.org

Hugues Sana
KU Leuven
Leuven, Belgium
Tel.: +32 479 50 46 73
E-mail: hugues.sana@kuleuven.be

Laurent Mahy
Royal Observatory of Belgium
Brussels, Belgium
Tel.: +32 476 23 60 06
E-mail: laurent.mahy@oma.be

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6670
Tel. kom.: +49 151 241 664 00
E-mail: press@eso.org

Lê Binh San PHAM
Communication Officer, Royal Observatory of Belgium
Brussels, Belgium
E-mail: lebinhsan.pham@oma.be

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych