磁性決定命運:HD 45166中的Wolf-Rayet如何蛻變成磁星
根據對一顆熱的、富含氦的Wolf-Rayet恆星的觀測和恆星演化模型得出的新發現表明,這顆恆星在發生超新星爆發時將產生一顆磁星。這些發現加深了人們對磁星形成過程的理解,磁星被認為是宇宙中磁性最強的實體。
這幅藝術家印像圖顯示的是HD 45166,這是一顆最近發現的大質量恆星,它擁有43,000 高斯的強大磁場,是迄今為止在大質量恆星中發現的最強磁場。從恆星吹出的強烈粒子風被磁場困住,將恆星包裹在氣態外殼中,如圖所示。圖片來源:ESO/L. 卡爾卡達
磁星是中子星的一種特殊類型,其特點是具有強大的磁場。通常情況下,中子星起源於超新星事件,即一顆大質量恆星的內核坍縮。然而,磁星的起源仍不清楚。
有一種理論認為,在超新星爆炸過程中,原恆星大質量內核中磁場的放大可能會導致磁星的形成。然而,在有可能在爆炸後變成中子星的進化恆星中,以前還沒有探測到這種強大的磁場。
這幅藝術家的印像圖展示了幾百萬年後,HD 45166 將如何爆炸成一顆非常明亮但能量並不特別高的超新星。在爆炸過程中,它的內核會收縮,困住並集中恆星本已令人生畏的磁場線。資料來源:NOIRLab/AURA/NSF/P. Marenfeld/M. 紮馬尼
HD 45166 的發現
Tomar Shenar和他的研究小組將目光轉向了HD 45166,這是一個雙星系統,由一顆主序星和一顆熱狼射線星伴星組成。Wolf-Rayet星是大質量恆星外露的氦核心,已經失去了外層的氫。申納爾和他的同事利用加拿大-法國-夏威夷望遠鏡(Canada-France-Hawaii Telescope)的光譜測量觀測數據和其他各種儀器的檔案光譜,確定了HD 45166的Wolf-Rayet星(Wolf-Rayet)成分的質量相當於2個太陽質量,並擁有43千高斯的巨大磁場。
這幅藝術家印像圖展示了HD 45166 內核坍縮後的最終命運,它形成了一顆磁場約為100 萬億高斯的中子星–這是宇宙中最強大的磁鐵類型。資料來源:NOIRLab/AURA/NSF/P. Marenfeld/M. 紮馬尼
從觀測到恆星演化模型
研究小組依靠恆星演化模型並整合所獲得的數據,推斷這顆Wolf-Rayet成分注定會坍縮成一顆中子星。他們的計算表明,在這種內核坍縮過程中,磁通量的保持會放大磁場強度,使其處於磁星的觀測範圍之內。
作者總結說:”因此,我們的觀測結果和恆星演化模型表明,類似Wolf-Rayet的成分可能是磁星的直接祖先。”