Cum se naşte o stea magnetică

Stelele magnetice sunt o categorie de stele cu o densitate incredibilă, cu o mare viteză de rotaţie, o temperatură surprinzător de ridicată şi – după cum sugerează şi denumirea lor – cu cel mai puternic magnetism dintre toate obiectele cunoscute din univers. Câmpul magnetic de la suprafaţa unei astfel de stele este de 100 de trilioane de ori mai puternic decât cel al Terrei.

În prezent, o echipă de astronomi, condusă de Simon Clark de la Open University din Marea Britanie, pare să fi descoperit, în cele din urmă, modul de formare al stelelor magnetice. Rezultatele lor sunt publicate în jurnalul Astronomy and Astrophysics

Stelele magnetice reprezintă o specie stelară extrem de rară şi exotică. Printre sutele de miliarde de aştri prezenţi în Calea noastră Lactee, există mai puţin de 25 de stele magnetice cunoscute.

Aceste corpuri extraordinare se află la limitele conceptualizărilor noastre din domeniul fizicii.

Cum se formează, aşadar?

Cercetarea lui Clark a implicat nişte teste „criminalistice” spectaculos de amănunţite, folosindu-se de unul dintre cele mai mari telescoape din lume, anume, Observatorul Sudic European, sugestiv botezat „Telescopul Foarte Mare”.

Stelele magnetice sunt un tip special de stele neutronice – nucleele dense rămase după ce stelele masive mor în exploziile numite supernove.

Însă, există o problemă fundamentală cu această afirmaţie de bază: de ce tind de regulă exploziile supernovelor să creeze stele neutronice „normale” şi numai foarte rar, ocazional, să producă stele magnetice?

Clark, împreună cu echipa sa, şi-a concentrat atenţia asupra unei tinere stele magnetice numite nu prea poetic „CXO J164710.2-455216”. Localizată la circa 16.000 de ani lumină distanţă de noi, în constelaţia Ara („Altarul”), acest corp stelar magnetic are o vechime de numai câteva mii de ani şi încă se mai situează în acelaşi conglomerat de stele luminoase în care s-a şi format.

În timp ce steaua magnetică nu poate spune cum a ajuns acolo, „vecinii” săi pot fi intervievaţi pentru a se vedea dacă au existat martori la explozia supernovei care i-a dat naştere.

Asemenea unui detectiv care chestionează individual toţi martorii la o crimă, astronomii au folosit „Telescopul Foarte Mare” pentru a extrage amprente chimice pentru mai mult de 100 de stele din conglomeratul în cauză. Lumina emisă de fiecare dintre aceste stele este incredibil de slabă, însă, acest telescop puternic poate izola lumina stelară şi o poate şi descompune într-un spectru de culori pentru a ajuta la determinarea precisă a compoziţiei sale chimice.

Proiectul se desfăşoară de şase ani încoace, iar strângerea şi, apoi, analizarea acestor date reprezintă o sarcină epuizantă. Totuşi, acum, la finalizarea studiului, mărturia unei stele merită răsplătită cu continuarea investigaţiei.

Ceva este ascuns în Westerlund

Steaua pe care echipa a luat-o în vizor este cunoscută sub denumirea Westerlund 1-5. Asemenea multor alte stele din conglomerat, ea este nespus de masivă prin comparaţie cu soarele nostru: cu un volum şi o luminozitate de mii de ori mai mari. Însă, în acelaşi timp, ea pare să ascundă ceva.

Westerlund 1-5 este cenuşie – spectrul ei arată că a fost acoperită cu praf de carbon. Acest fapt nu este prea surprinzător şi poate adesea să se întâmple dacă o stea este însoţită de o alta.

Cele mai mari stele se găsesc în sisteme binare. Dacă cele două corpuri cereşti se orbitează unul pe celălalt îndeaproape, una dintre stele o poate împroşca pe cealaltă cu straturi din propria substanţă gazoasă. Însă, Westerlund 1-5 este, în mod curios, solitară.

În plus, datele obţinute cu ajutorul „Telescopului Foarte Mare” arată că lumina provenită de la Westerlund 1-5 este alcătuită din raze Doppler defazate. Aceasta implică faptul că ea se îndepărtează de restul conglomeratului stelar cu o viteză de peste 200.000 km/oră.

Oare ce a putut induce masiva forţă de deplasare acestei stele? Clark şi echipa sa au propus exact elementul care ar face ca totul să se lege.

Cauzele separării

Singura explicaţie rezonabilă este că steaua magnetică „CXO J164710.2-455216” şi steaua Westerlund 1-5 au format, la un moment dat, un sistem binar. "Progenitura" stelei magnetice a pulverizat cu carbon toată suprafaţa „companionului” său şi, apoi, a explodat ca supernovă. Violenta explozie a rupt legăturile gravitaţionale dintre cele două corpuri cereşti, îndepărtându-le pe una de cealaltă la viteze mari.

Această descoperire este o noutate care a produs mult entuziasm, pentru că ne oferă un indiciu crucial în privinţa modului de formare a unei stele magnetice. S-a propus ideea că una dintre modalităţile de creare a magnetismului extrem al unui corp stelar magnetic este producerea unei rotaţii foarte rapide a stelei înainte să explodeze.

Asemenea unui dinam, aceasta bobinează curenţi electrici şi generează un magnetism intens. Problema este că atât calculele efectuate, cât şi simulările computerizate, pur şi simplu, nu pot reproduce vitezele mari de rotaţie necesare ca procesul să funcţioneze.

Însă, un companion binar, unul care acumulează straturile externe ale stelei „muribunde” va ajuta la rândul său steaua respectivă să îşi sporească viteza de rotaţie din ce în ce mai mult. Acest fapt, apoi, poate crea câmpurile magnetice extrem de puternice ale unui corp stelar magnetic.

Aşadar, dacă eşti o stea care se stinge şi eşti predestinată să suferi o explozie de supernovă, un partener potrivit poate crea exact mediul de care ai nevoie ca să devii o stea magnetică.

Această „povestire detectivistică” este capodopera unei analize minuţioase, a unui efort sisific care poate că a dezlegat unul dintre vechile mistere ale cosmosului.

Însă, ca toate descoperirile bune din astronomie, acest salt ridică totodată la fel de multe întrebări pe câte răspunsuri oferă.

Oare celelalte stele magnetice cunoscute de astronomi s-au format în acelaşi fel? Se pot forma, uneori, chiar corpuri şi mai bizare, în alte tipuri stranii de sisteme binare?

Cert este că universul va continua să ne uimească şi să ne ne ofere surprize.

Bryan Gaensler primeşte sponsorizare din partea Consiliului de Cercetări al Australiei şi a Fondurilor pentru Progresul Ştiinţific aparţinând de guvernul statului New South Wales. Tanya Hill nu lucrează pentru nicio companie sau organizaţie care poate beneficia din acest articol, nu se consultă cu asemenea organizaţii, nu posedă acţiuni şi nici nu primeşte sponsorizări din partea lor. De asemenea, Tanya Hill nu posedă afilieri relevante din acest punct de vedere. Articolul de faţă a fost iniţial publicat în „The Conversation”.