Under 2014, ESA:s XMM-Newton såg röntgenstrålar från den massiva stjärnan Rho Ophiuchi A och, förra året, upptäckte att dessa ebbar ut och flyter med jämna mellanrum i form av intensiva bloss – båda oväntade resultat. Teamet har nu använt ESO:s Very Large Telescope för att hitta att stjärnan har ett starkt magnetfält, bekräftar dess status som ett kosmiskt fyrtorn.

Stjärnor som solen är kända för att producera starka röntgenstrålar, men massiva stjärnor verkar vara väldigt olika. I stjärnor uppemot åtta solmassor är röntgenstrålningen stabil, och ingen sådan stjärna hade med säkerhet observerats att upprepade gånger blossa upp i denna del av spektrumet - tills nyligen.

Under 2014, ett team av forskare använde ESA:s XMM-Newton rymdobservatorium för att observera en massiv stjärna vid namn Rho Ophiuchi A. Denna stjärna sitter i hjärtat av Rho Ophiuchi Dark Cloud, en närliggande region som är känd för att aktivt bilda nya stjärnor. Förvånande, data visade ett överflöd av röntgenstrålar som strömmade ut från stjärnan, vilket fick laget att titta närmare.

"Vi observerade stjärnan med XMM-Newton i nästan 40 timmar och hittade något ännu mer oväntat, säger Ignazio Pillitteri från INAF–Osservatorio Astronomico di Palermo, Italien, och ledare för forskargruppen.

"Istället för en slät, jämn utsläpp, röntgenstrålarna pulserade periodvis utåt från Rho Ophiuchi A, varierar under en period på ungefär 1,2 dagar när stjärnan roterade – som en röntgenfyr! Detta är ett ganska nytt fenomen i stjärnor större än solen."

Rho Ophiuchi A är mycket hetare och mer massiv än vår moderstjärna. Det är fortfarande okänt hur röntgenstrålar genereras i sådana stellar tungviktare; en möjlighet är en stark inneboende magnetism, vilket skulle kunna observeras via tecken på ytmagnetism. Dock, hur ett sådant magnetfält skulle komma att bli – och hur det skulle kopplas till eventuell röntgenstrålning – är fortfarande oklart.

"Vi gissade att det kan finnas en gigantisk aktiv magnetisk fläck på ytan av Rho Ophiuchi A - lite som en solfläck, bara mycket större och stabilare, ", tillägger Pillitteri.

"När stjärnan roterar, denna plats skulle komma in och ut ur sikte, orsakar de observerade pulserande röntgenstrålarna. Dock, denna idé var något osannolik; fläckar på stjärnor bildas när ett inre magnetfält dyker upp till ytan, och vi vet att bara en av tio massiva stjärnor har ett mätbart magnetfält."

Ett annat sätt som den pulserande "fyrtornseffekten" skulle kunna skapas på är genom en följeslagare i omloppsbana med lägre massa som lade sina egna rikliga röntgenstrålar till ljuset som tillskrivs Rho Ophiuchi A; denna röntgenstrålning skulle variera i styrka när den hypotetiska mindre stjärnan korsade framför och bakom Rho Ophiuchi A under dess 1,2-dagars bana. Teamet övervägde också denna möjlighet:att Rho Ophiuchi A kunde ha en liten, osynlig, följeslagare med lägre massa i en mycket snäv omloppsbana.

"För att ta reda på ett eller annat sätt, vi skyndade oss för att få magnetiska mätningar av Rho Ophiuchi A med ett av de största markbaserade teleskopen som finns:ESO:s Very Large Telescope, " säger Lida Oskinova vid universitetet i Potsdam, Tyskland, en medlem av det internationella team som genomförde studien.

"Spännande nog, dessa mätningar bekräftade en av våra förutsägelser och visade att röntgenstrålningen med största sannolikhet är kopplad till magnetiska strukturer på stjärnans yta."

Dessa mätningar gjordes i synligt ljus med en teknik som kallas spektropolarimetri, som går ut på att studera olika våglängder av polariserat ljus som kommer från en stjärna. Uppgifterna visade att Rho Ophiuchi A har ett intensivt magnetfält som är cirka 500 gånger starkare än solens.

"Ett så starkt fält är lätt kapabelt att producera den typ av bloss vi såg, säger Pillitteri.

"Detta bekräftar att det vi upptäckte med XMM-Newton verkligen var röntgenflammor på Rho Ophiuchi A, att massiva stjärnor kan vara magnetiskt aktiva – vilket visas av de optiska observationerna – och att denna aktivitet kan ses i röntgenstrålar."

De kombinerade data indikerar att Rho Ophiuchi A är den enda stjärnan i sitt slag som har ett bekräftat aktivt magnetiskt område på sin yta som sänder ut röntgenstrålar. Att jaga efter liknande beteende hos stjärnor som Rho Ophiuchi A kommer att hjälpa forskare att förstå hur utbrett detta fenomen är, och reda ut mer om de magnetiska egenskaperna hos sådana stjärnor.

"Denna studie är viktig i vår utforskning av massiva stjärnor - det finns mycket vi fortfarande inte förstår om dessa objekt, säger Norbert Schartel, ESA XMM-Newton Project Scientist.

"Tillsammans, de extraordinära kapaciteterna hos XMM-Newton och Very Large Telescope har nu avslöjat ytterligare en pusselbit."

"Som en bonus, det illustrerar vetenskapens process mycket väl – att hitta något intressant eller ovanligt, undersöka och komma med några möjliga hypoteser, och följa upp med mer observation för att ta reda på vilken som är korrekt. Det är ett underbart exempel på ett internationellt samarbete mellan teleskop, både i omloppsbana och på marken, arbetar tillsammans för att utforska och förklara de fenomen vi ser i hela kosmos."