Magnetar là tàn dư siêu dày đặc kỳ lạ của vụ nổ siêu tân tinh và nam châm mạnh nhất được biết đến trong vũ trụ.
Xem kích thước đầy đủ. Nghệ sĩ ấn tượng của nam châm trong cụm sao Westerlund 1.
Một nhóm các nhà thiên văn học châu Âu sử dụng Kính thiên văn rất lớn (VLT) ESO lần đầu tiên tin rằng họ đã tìm thấy ngôi sao đối tác của một nam châm lần đầu tiên. Phát hiện này giúp giải thích làm thế nào các nam châm hình thành - một câu hỏi hóc búa có niên đại 35 năm - và tại sao ngôi sao đặc biệt này không đâm sập vào một lỗ đen như các nhà thiên văn học mong đợi.
Khi một ngôi sao lớn sụp đổ dưới trọng lực của chính nó trong vụ nổ siêu tân tinh, nó tạo thành một ngôi sao neutron hoặc lỗ đen. Magnetars là một dạng sao neutron khác thường và rất kỳ lạ. Giống như tất cả những vật thể lạ này, chúng rất nhỏ và cực kỳ dày đặc - một muỗng cà phê vật liệu sao neutron sẽ có khối lượng khoảng một tỷ tấn - nhưng chúng cũng có từ trường cực kỳ mạnh. Bề mặt Magnetar giải phóng một lượng lớn tia gamma khi chúng trải qua một sự điều chỉnh đột ngột được gọi là một trận động đất do hậu quả của những căng thẳng lớn trong lớp vỏ của chúng.
Cụm sao 1 sao Westerlund, nằm cách chòm sao Ara (Bàn thờ) phía nam 16 000 năm ánh sáng, chứa một trong hai tá nam châm được biết đến trong Dải Ngân hà. Nó được gọi là CXOU J164710.2-455216 và nó đã khiến các nhà thiên văn học rất bối rối.
Trong nghiên cứu trước đây của chúng tôi (eso1034), chúng tôi đã chỉ ra rằng nam châm trong cụm Westerlund 1 (eso0510) phải được sinh ra trong cái chết bùng nổ của một ngôi sao nặng gấp 40 lần Mặt trời. Nhưng điều này thể hiện vấn đề của riêng nó, vì các ngôi sao khổng lồ này dự kiến sẽ sụp đổ để tạo thành các lỗ đen sau cái chết của chúng chứ không phải sao neutron. Chúng tôi không hiểu làm thế nào nó có thể trở thành một từ tính, ông Simon Clark, tác giả chính của bài báo cáo về những kết quả này.
Các nhà thiên văn học đã đề xuất một giải pháp cho bí ẩn này. Họ cho rằng các nam châm hình thành thông qua sự tương tác của hai ngôi sao rất lớn quay quanh nhau trong một hệ nhị phân nhỏ gọn đến mức nó sẽ nằm gọn trong quỹ đạo của Trái đất quanh Mặt trời. Nhưng, cho đến nay, không có ngôi sao đồng hành nào được phát hiện tại vị trí của nam châm trong Westerlund 1, vì vậy các nhà thiên văn học đã sử dụng VLT để tìm kiếm nó trong các phần khác của cụm sao.Họ săn lùng những ngôi sao chạy trốn - những vật thể thoát khỏi cụm với vận tốc lớn - có thể đã bị đá ra khỏi quỹ đạo bởi vụ nổ siêu tân tinh hình thành nên nam châm. Một ngôi sao, được gọi là Westerlund 1-5, đã được tìm thấy đang làm điều đó.
Xem kích thước đầy đủ. Chế độ xem trường trên bầu trời xung quanh cụm sao Westerlund 1
Ngôi sao này không chỉ có vận tốc cao như mong đợi nếu nó đang hồi phục sau vụ nổ siêu tân tinh, mà sự kết hợp giữa khối lượng thấp, độ sáng cao và thành phần giàu carbon của nó dường như không thể sao chép trong một ngôi sao duy nhất - một khẩu súng hút thuốc cho thấy nó ban đầu phải được hình thành với một người bạn đồng hành nhị phân, cộng thêm Ben Ritchie (Đại học Mở), một đồng tác giả trên bài báo mới.
Khám phá này cho phép các nhà thiên văn học xây dựng lại câu chuyện cuộc sống sao cho phép nam châm hình thành, thay cho lỗ đen dự kiến. Trong giai đoạn đầu tiên của quá trình này, ngôi sao lớn hơn của cặp đôi bắt đầu cạn kiệt nhiên liệu, chuyển các lớp bên ngoài của nó sang người bạn đồng hành ít lớn hơn - vốn được định sẵn để trở thành nam châm - khiến nó quay ngày càng nhanh. Sự quay nhanh này dường như là thành phần thiết yếu trong sự hình thành từ trường cực mạnh từ tính.
Trong giai đoạn thứ hai, là kết quả của sự chuyển giao hàng loạt này, bản thân người bạn đồng hành trở nên khổng lồ đến mức nó lần lượt làm giảm một lượng lớn khối lượng đã đạt được gần đây. Phần lớn khối lượng này bị mất nhưng một số được truyền lại cho ngôi sao ban đầu mà chúng ta vẫn thấy tỏa sáng ngày nay là Westerlund 1-5.
Xem kích thước đầy đủ. Cụm sao Westerlund 1 và các vị trí của nam châm và ngôi sao đồng hành cũ có thể xảy ra của nó.
Đây là quá trình hoán đổi vật liệu đã truyền đạt chữ ký hóa học duy nhất cho Westerlund 1-5 và cho phép khối lượng bạn đồng hành của nó co lại ở mức đủ thấp để một nam châm được sinh ra thay vì lỗ đen - một trò chơi vượt qua sao các bưu kiện với hậu quả vũ trụ! Cảnh kết luận thành viên nhóm Francisco Najarro (Trung tâm de Astrobiología, Tây Ban Nha).
Do đó, dường như là một thành phần của sao đôi có thể là một thành phần thiết yếu trong công thức hình thành một nam châm. Sự quay nhanh được tạo ra bởi sự chuyển khối giữa hai ngôi sao dường như là cần thiết để tạo ra từ trường cực mạnh và sau đó giai đoạn chuyển khối thứ hai cho phép nam châm thu gọn lại đủ để nó không sụp xuống một lỗ đen tại thời điểm cái chết của nó.
Ghi chú
Cụm mở Westerlund 1 được phát hiện vào năm 1961 từ Úc bởi nhà thiên văn học người Thụy Điển, ông Bengt Westerlund, người sau đó chuyển từ đó trở thành Giám đốc ESO tại Chile (1970 giật74). Cụm sao này nằm phía sau một đám mây khí và bụi khổng lồ giữa các vì sao, ngăn chặn hầu hết ánh sáng nhìn thấy được của nó. Hệ số mờ là hơn 100 000, và đây là lý do tại sao phải mất quá nhiều thời gian để khám phá bản chất thực sự của cụm đặc biệt này.
Westerlund 1 là một phòng thí nghiệm tự nhiên độc đáo để nghiên cứu vật lý sao cực đoan, giúp các nhà thiên văn học tìm ra cách các ngôi sao lớn nhất trong Dải Ngân hà sống và chết. Từ những quan sát của họ, các nhà thiên văn học kết luận rằng cụm cực đoan này có lẽ chứa không dưới 100 000 lần khối lượng Mặt trời và tất cả các ngôi sao của nó nằm trong một khu vực nhỏ hơn 6 năm ánh sáng. Do đó, Westerlund 1 dường như là cụm sao trẻ nhỏ gọn lớn nhất được xác định trong thiên hà Milky Way.
Tất cả các ngôi sao được phân tích trong Westerlund 1 đều có khối lượng ít nhất 30 lần 40 lần so với Mặt trời. Bởi vì những ngôi sao như vậy có cuộc sống khá ngắn - nói về mặt thiên văn học - Westerlund 1 phải rất trẻ. Các nhà thiên văn xác định tuổi ở đâu đó trong khoảng từ 3,5 đến 5 triệu năm. Vì vậy, Westerlund 1 rõ ràng là một cụm mới sinh trong thiên hà của chúng ta.
Chỉ định đầy đủ cho ngôi sao này là Cl * Westerlund 1 W 5.
Khi các ngôi sao già đi, các phản ứng hạt nhân của chúng thay đổi thành phần hóa học - các yếu tố thúc đẩy các phản ứng bị cạn kiệt và các sản phẩm của các phản ứng tích tụ. Ngón tay hóa học xuất sắc này đầu tiên giàu hydro và nitơ nhưng nghèo carbon và chỉ rất muộn trong cuộc sống của các ngôi sao mà carbon tăng lên, do đó hydro và nitơ sẽ bị giảm nghiêm trọng - điều này được cho là không thể đối với các ngôi sao đơn lẻ đồng thời giàu hydro, nitơ và carbon, như Westerlund 1-5.