"לא הגיוני" – צמד כוכבים שלא אמור להתקיים מזעזע אסטרונומים

אסטרונומים במצפה הכוכבים האירופי הדרומי חשפו כי המאפיינים המיוחדים של מערכת הכוכבים HD 148937, כולל כוכב מגנטי ומראהו הצעיר, נובעים ממיזוגם של שני כוכבים מקבוצה מקורית של שלושה. אירוע זה יצר גם את הערפילית שמסביב, וסיפק עדות מכרעת לאופן שבו כוכבים מאסיביים יכולים לפתח שדות מגנטיים.

כשהאסטרונומים הסתכלו על זוג כוכבים בלב ענן מדהים של גז ואבק, צפויה להם הפתעה. זוגות כוכבים בדרך כלל דומים מאוד, כמו תאומים, אבל ב-HD 148937, כוכב אחד נראה צעיר יותר, ובניגוד לשני, הוא מגנטי. נתונים חדשים ממצפה הכוכבים הדרומי האירופי (ESO) מציעים שהיו במקור שלושה כוכבים במערכת, עד ששניים מהם התנגשו והתמזגו. האירוע האלים הזה יצר את הענן שמסביב ושינה לנצח את גורל המערכת.

"כשקראתי רקע, הופתעתי מכמה שהמערכת הזו נראתה מיוחדת", אומרת אביגיל פרוסט, אסטרונומית ב-ESO בצ'ילה והמחברת הראשית של המחקר שפורסם ב- מַדָע. המערכת, HD 148937, ממוקמת במרחק של כ-3800 שנות אור מכדור הארץ בכיוון קבוצת הכוכבים נורמה. הוא מורכב משני כוכבים מאסיביים הרבה יותר מהשמש ומוקף בערפילית יפה, ענן של גז ואבק. "ערפילית המקיפה שני כוכבים מסיביים היא דבר נדיר, והיא באמת גרמה לנו להרגיש שמשהו מגניב חייב לקרות במערכת הזו. כשמסתכלים על הנתונים, הקרירות רק גדלה".

"לאחר ניתוח מפורט, נוכל לקבוע שהכוכב המאסיבי יותר נראה צעיר בהרבה מחברו, וזה לא הגיוני מכיוון שהם היו צריכים להיווצר באותו זמן!" אומר פרוסט. הפרש הגילאים – נראה שכוכב אחד צעיר מהשני לפחות ב-1.5 מיליון שנה – מצביע על כך שמשהו חייב להצעיר את הכוכב המסיבי יותר.

הערפילית וסודותיה

חלק נוסף בפאזל הוא הערפילית המקיפה את הכוכבים, המכונה NGC 6164/6165. הוא בן 7500 שנים, צעיר במאות מונים משני הכוכבים. הערפילית מציגה גם כמויות גבוהות מאוד של חנקן, פחמן וחמצן. זה מפתיע שכן בדרך כלל צפויים אלמנטים אלה עמוק בתוך כוכב, לא מבחוץ; זה כאילו אירוע אלים כלשהו שיחרר אותם.

כדי לפענח את התעלומה, הצוות אסף נתונים של תשע שנים מהמכשירים PIONIER ו-GRAVITY, שניהם על מכשירי ESO טלסקופ גדול מאוד אינטרפרומטר (VLTI), הממוקם במדבר אטקמה בצ'ילה. הם השתמשו גם בנתוני ארכיון ממכשיר ה-FEROS במצפה הכוכבים לה סילה של ESO.

מיזוג כוכבים ותעלומות מגנטיות

"אנחנו חושבים שלמערכת הזו היו לפחות שלושה כוכבים במקור; שניים מהם היו צריכים להיות קרובים זה לזה בנקודה אחת במסלול בעוד כוכב אחר היה הרבה יותר רחוק", מסביר הוגס סאנה, פרופסור ב-KU Leuven בבלגיה והחוקר הראשי של התצפיות. "שני הכוכבים הפנימיים התמזגו בצורה אלימה, יצרו כוכב מגנטי והשליכו חומר כלשהו, ​​שיצר את הערפילית. הכוכב הרחוק יותר יצר מסלול חדש עם הכוכב החדש שהתמזג, כעת מגנטי, ויצר את הבינארי שאנו רואים היום במרכז הערפילית."

"תרחיש המיזוג כבר היה בראש שלי בשנת 2017, כאשר חקרתי תצפיות ערפיליות שהושגו עם סוכנות החלל האירופיתטלסקופ החלל של הרשל", מוסיף מחבר המשותף לורן מאהי, כיום חוקר בכיר במצפה הכוכבים המלכותי של בלגיה. "מציאת פער גיל בין הכוכבים מצביע על כך שהתרחיש הזה הוא הסביר ביותר והיה אפשר להראות אותו רק עם נתוני ESO החדשים".

תרחיש זה גם מסביר מדוע אחד הכוכבים במערכת הוא מגנטי והשני לא – עוד תכונה מוזרה של HD 148937 שזוהתה בנתוני VLTI.

במקביל, זה עוזר לפתור תעלומה ארוכת שנים באסטרונומיה: איך כוכבים מסיביים מקבלים את השדות המגנטיים שלהם. בעוד ששדות מגנטיים הם תכונה נפוצה של כוכבים בעלי מסה נמוכה כמו השמש שלנו, כוכבים מסיביים יותר אינם יכולים לקיים שדות מגנטיים באותו אופן. עם זאת, כמה כוכבים מסיביים הם אכן מגנטיים.

אסטרונומים חשדו במשך זמן מה שכוכבים מאסיביים יכולים לרכוש שדות מגנטיים כאשר שני כוכבים מתמזגים. אבל זו הפעם הראשונה שחוקרים מצאו עדות כה ישירה לכך. במקרה של HD 148937, המיזוג בוודאי התרחש לאחרונה. "מגנטיות בכוכבים מסיביים לא צפויה להימשך זמן רב במיוחד בהשוואה לתקופת חייו של הכוכב, אז נראה שצפינו באירוע נדיר זה זמן קצר מאוד לאחר שהתרחש", מוסיף פרוסט.

הטלסקופ הגדול במיוחד (ELT) של ESO, שנמצא כעת בבנייה במדבר אטקמה הצ'יליאני, יאפשר לחוקרים לגלות את מה שקרה במערכת ביתר פירוט, ואולי לחשוף הפתעות נוספות.

הוא קיבל מימון ממועצת המחקר האירופית (ERC) במסגרת תוכנית המחקר והחדשנות של האיחוד האירופי Horizon 2020 (מספר הסכם המענק 772225: MULTIPLES; PI: Hugues Sana).