När astronomer tittade på ett stjärnpar i hjärtat av ett fantastiskt moln av gas och damm fick de en överraskning. Stjärnpar är vanligtvis väldigt lika, som tvillingar, men i HD 148937 verkar en stjärna vara yngre och, till skillnad från den andra, är den magnetisk.
Nya data från European Southern Observatory (ESO) tyder på att det ursprungligen fanns tre stjärnor i systemet, tills två av dem krockade och slogs samman. Denna våldsamma händelse skapade det omgivande molnet och förändrade för alltid systemets öde.
"När jag gjorde bakgrundsläsning slogs jag av hur speciellt detta system verkade", säger Abigail Frost, astronom vid ESO i Chile och huvudförfattare till studien, "En magnetisk massiv stjärna har upplevt en stjärnsammanslagning", publicerad i Vetenskap .
Systemet, HD 148937, är beläget cirka 3800 ljusår från jorden i riktning mot stjärnbilden Norma. Den består av två stjärnor som är mycket mer massiva än solen och omgiven av en vacker nebulosa, ett moln av gas och damm. "En nebulosa som omger två massiva stjärnor är en sällsynthet, och det fick oss verkligen att känna att något coolt behövde ha hänt i det här systemet. När vi tittade på data ökade kylan bara."
"Efter en detaljerad analys kunde vi fastställa att den mer massiva stjärnan verkar mycket yngre än sin följeslagare, vilket inte är meningsfullt eftersom de borde ha bildats samtidigt", säger Frost. Åldersskillnaden – en stjärna verkar vara minst 1,5 miljoner år yngre än den andra – tyder på att något måste ha föryngrat den mer massiva stjärnan.
En annan pusselbit är nebulosan som omger stjärnorna, känd som NGC 6164/6165. Den är 7 500 år gammal, hundratals gånger yngre än båda stjärnorna. Nebulosan visar också mycket höga mängder kväve, kol och syre. Detta är förvånande eftersom dessa element normalt förväntas djupt inuti en stjärna, inte utanför; det är som om någon våldsam händelse hade befriat dem.
För att reda ut mysteriet samlade teamet ihop nio års data från PIONIER- och GRAVITY-instrumenten, båda på ESO:s Very Large Telescope Interferometer (VLTI), som ligger i Chiles Atacamaöknen. De använde också arkivdata från FEROS-instrumentet vid ESO:s La Silla-observatorium.
"Vi tror att det här systemet ursprungligen hade minst tre stjärnor; två av dem måste vara nära varandra vid en punkt i omloppsbanan medan en annan stjärna var mycket mer avlägsen", förklarar Hugues Sana, professor vid KU Leuven i Belgien och huvudforskaren av observationerna.
"De två inre stjärnorna smälte samman på ett våldsamt sätt, skapade en magnetisk stjärna och kastade ut något material, som skapade nebulosan. Den mer avlägsna stjärnan bildade en ny bana med den nyligen sammanslagna, nu magnetiska stjärnan, vilket skapade den binära stjärnan vi ser idag i mitten av nebulosan."
"Scenariot för sammanslagningen fanns i mitt huvud redan 2017 när jag studerade observationer av nebulosor som erhållits med European Space Agencys Herschel Space Telescope", tillägger medförfattaren Laurent Mahy, för närvarande seniorforskare vid Royal Observatory of Belgium.
"Att hitta en åldersskillnad mellan stjärnorna tyder på att det här scenariot är det mest troliga och att det bara var möjligt att visa det med nya ESO-data."
Det här scenariot förklarar också varför en av stjärnorna i systemet är magnetisk och den andra inte är det – en annan märklig egenskap hos HD 148937 som finns i VLTI-data.
Samtidigt hjälper det till att lösa ett långvarigt mysterium inom astronomi:hur massiva stjärnor får sina magnetfält. Medan magnetfält är ett vanligt inslag hos stjärnor med låg massa som vår sol, kan mer massiva stjärnor inte upprätthålla magnetfält på samma sätt. Ändå är vissa massiva stjärnor verkligen magnetiska.
Astronomer hade under en tid misstänkt att massiva stjärnor kunde få magnetfält när två stjärnor smälter samman. Men det här är första gången som forskare hittar så direkta bevis för att detta händer. När det gäller HD 148937 ska sammanslagningen ha skett nyligen.
"Magnetism i massiva stjärnor förväntas inte vara särskilt länge jämfört med stjärnans livstid, så det verkar som om vi har observerat denna sällsynta händelse mycket snart efter att den hände," tillägger Frost.
ESO:s Extremely Large Telescope (ELT), som för närvarande är under uppbyggnad i den chilenska Atacamaöknen, kommer att göra det möjligt för forskare att ta reda på vad som hände i systemet mer i detalj och kanske avslöja ännu fler överraskningar.
Mer information: A. J. Frost, En magnetisk massiv stjärna har upplevt en stjärnsammanslagning, Science (2024). DOI:10.1126/science.adg7700. www.science.org/doi/10.1126/science.adg7700
Journalinformation: Vetenskap
Tillhandahålls av ESO
