Pressmeddelande

Stjärnkollision löser ett mysterium i en vacker nebulosa med våldsam historia

11 april 2024, Skurup

När astronomer identifierade på en dubbelstjärna i hjärtat av ett stoft- och gasmoln fick de en överraskning. Stjärnor i par är vanligtvis väldigt lika, som tvillingar, men i HD 148937 verkar en stjärna vara yngre och, till skillnad från den andra, magnetisk. Nya data från Europeiska sydobservatoriet (ESO) tyder på att det ursprungligen fanns tre stjärnor i systemet, tills två av dem kolliderade och smälte samman. Denna våldsamma händelse skapade det omgivande molnet och förändrade för alltid systemets öde.

"När jag läste om systemet slogs jag av hur speciellt det verkade vara", säger Abigail Frost, astronom vid ESO i Chile och huvudförfattare till studien som publicerades i dag i Science. Systemet, HD 148937, är beläget cirka 3 800 ljusår från jorden i stjärnbilden Vinkelhaken (Norma). Det består av två stjärnor som är mycket mer massiva än solen, omgivna av en nebulosa bestående av gas och stoft. "En nebulosa som omger två massiva stjärnor är sällsynt och fick oss verkligen att känna att något coolt måste ha hänt i det här systemet. När man tittade på datan blev det bara mer coolt.”

"Efter en detaljerad analys kunde vi fastställa att den mer massiva stjärnan verkar vara avsevärt yngre än sin följeslagare, vilket inte är rimligt eftersom de borde ha bildats samtidigt!" säger Frost. Åldersskillnaden på minst 1,5 miljoner år 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 stjärnorna. Nebulosan har också stora mängder kväve, kol och syre. Det är förvånande eftersom dessa grundämnen normalt förekommer djupt inuti stjärnorna och inte på utsidan. Det verkar som om någon våldsam händelse har släppt grundämnena fria.

För att reda ut mysteriet sammanställde forskarlaget observationsdata under nio års tid från PIONIER- och GRAVITY-instrumenten, båda på ESO:s Very Large Telescope Interferometer (VLTI) i Chiles Atacamaöken. Astronomerna använde också arkivdata från FEROS-instrumentet vid ESO:s La Sillaobservatorium.

"Vi tror att det här systemet ursprungligen bestod av minst tre stjärnor; två av dem måste ha passerat nära varandra vid en punkt i omloppsbanan medan en tredje stjärna var mycket mer avlägsen”, förklarar Hugues Sana, professor vid KU Leuven i Belgien och huvudansvarig för observationerna. "De två inre stjärnorna smälte samman på ett våldsamt sätt, skapade en magnetisk stjärna och kastade ut det material som skapade nebulosan. Den mer avlägsna stjärnan fick en ny bana runt den nyligen sammansmälta och numera magnetiska stjärnan, vilket skapade den dubbelstjärna vi ser idag i mitten av nebulosan."

"Scenariot med sammanslagningen var något jag funderade på redan 2017 när jag studerade observationer av nebulosor som erhållits med Europeiska rymdstyrelsens rymdteleskop Herschel", tillägger medförfattaren Laurent Mahy, för närvarande seniorforskare vid Royal Observatory of Belgium. "Bekräftelsen av en åldersskillnad mellan stjärnorna tyder på att detta scenario är det mest troliga, och det var möjligt att visa detta enbart med nya ESO-data."

Det här scenariot förklarar också varför en av stjärnorna i systemet är magnetisk – en annan speciell egenskap hos HD 148937 som upptäcktes i VLTI-data.

Samtidigt hjälper det till att lösa ett långvarigt astronomiskt mysterium: hur massiva stjärnor får sina magnetfält. Magnetfält är ett vanligt kännetecken hos stjärnor med små massor som vår sol, men mer massiva stjärnor kan inte upprätthålla magnetfält på samma sätt. Ändå är vissa massiva stjärnor magnetiska.

Astronomer hade under en tid misstänkt att massiva stjärnor kunde erhålla magnetfält om två stjärnor smälter samman. Men detta är första gången som forskare hittar så konkreta bevis för att detta kan hända. När det gäller HD 148937 ska sammanslagningen ha skett nyligen. "Magnetismen i massiva stjärnor förväntas inte vara långlivad i jämförelse med stjärnans livstid, så det verkar som om vi har observerat denna sällsynta händelse mycket snart efter att den skedde," tillägger Frost.

ESO:s Extremely Large Telescope (ELT), som för närvarande byggs i den chilenska Atacamaöknen, kommer att göra det möjligt för forskare att ta reda på vad som hände i systemet i mer detalj och kanske avslöja ännu fler överraskningar.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i artikeln “A magnetic massive star has experienced a stellar merger” (www.science.org/doi/10.1126/science.adg7700) som kommer att publiceras i tidskriften Nature. Artikeln kommer publcieras i tryck i Science den 12 april 2024 och släpps online kl 14.00 US Eastern Time på torsdag 11 april (20.00 CEST). För den senaste versionen av artikeln se https://www.eurekalert.org/press/scipak/ eller kontakta scipak@aaas.org innan embargot löper ut.

Forskningen har fått finansiellt stöd av European Research Council (ERC)inom European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme (grant agreement number 772225: MULTIPLES; PI: Hugues Sana). 

Forskarlaget utgörs av A. J. Frost (European Southern Observatory, Santiago, Chile [ESO Chile] och Institute of Astronomy, KU Leuven, Belgium [KU Leuven]), H. Sana (KU Leuven), L. Mahy (Royal Observatory of Belgium, Belgien och KU Leuven), G. Wade (Department of Physics & Space Science, Royal Military College of Canada, Kanada [RMC Space Science]), J. Barron (Department of Physics, Engineering & Astronomy, Queen’s University, Kanada och RMC Space Science), J.-B. Le Bouquin (Université Grenoble Alpes, Centre national de la Recherche Scientifique, Institute de Planétologie et d’Astrophyisique de Grenoble, Frankrike), A. Mérand (European Southern Observatory, Garching, Tyskland [ESO]), F. R. N. Schneider (Heidelberger Institut für Theoretische Studien, Tyskland och Astronomisches Rechen-Institut, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Tyskland), T. Shenar (The School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University, Israel och KU Leuven), R. H. Barbá (Departamento de Física y Astronomía, Universidad de La Serena, Chile), D. M. Bowman (School of Mathematics, Statistics and Physics, Newcastle University, Storbritannien och KU Leuven), M. Fabry (KU Leuven), A. Farhang (School of Astronomy, Institute for Research in Fundamental Sciences, Iran), P. Marchant (KU Leuven), N. I. Morrell (Las campanas Observatory, Carnegie Observatories, Chile) och J. V. Smoker (ESO Chile och UK Astronomy Technology Centre, Royal Observatory, Storbritannien).

Europeiska sydobservatoriet (ESO) möjliggör för astronomer världen över att utforska universums mysterier. Vi designar, konstruerar och driver markbaserade observatorier av yppersta världsklass – som astronomer använder för att besvara spännande och utmanande frågor och för att sprida astronomisk kunskap – och driver internationella samarbeten inom astronomin. ESO startade som en mellanstatlig organisation 1962 och har i dag 16 medlemsländer (Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Irland, Italien, Nederländerna, Polen, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike), tillsammans med Chile som värdland och Australien som en strategisk partner. ESO:s högkvarter och besökscenter med planetarium, ESO Supernova, ligger nära München i Tyskland, medan teleskopen är placerade i Atacamaöknen i Chile, en unik plats för astronomiska observationer. ESO driver tre observatorier i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope och Very Large Telescope Interferometer, liksom kartläggningsteleskop som VISTA. Vid Paranal kommer även ESO att placera och driva Cherenkov Telescope Array South, världens största och känsligaste gammastrålningsteleskop. Tillsammans med internationella partners driver ESO de två anläggningarna APEX och ALMA på Chajnantorplatån som observerar himlen i millimeter- och submillimetervåglängder. Vid Cerro Armazones, nära Paranal, bygger vi för närvarande ESO:s Extremely Large Telescope, ”världens största öga mot himlen”. Från kontoret i Santiago, Chile, stödjer vi verksamheten i landet och samverkar med det chilenska samhället och våra samarbetspartners.

Länkar

• Forskningsartikel (preliminär version;  för sluversion se https://www.eurekalert.org/press/scipak/ eller kontakta scipak@aaas.org medan embargot gäller)
• Foton på VLT/VLTI
• Läs mer om ESO:s Extremely Large Telescope på vår dedikerade webbplats och i pressmaterialet
• För journalister: Prenumerera på pressmeddelanden under embargo på svenska
• För astronomer: Berätta om din forskning!

Kontakter

Abigail Frost
European Southern Observatory
Santiago, Chile
Tel: +44 79 8353 9292
E-post: Abigail.Frost@eso.org

Hugues Sana
KU Leuven
Leuven, Belgium
Tel: +32 479 50 46 73
E-post: hugues.sana@kuleuven.be

Laurent Mahy
Royal Observatory of Belgium
Brussels, Belgium
Tel: +32 476 23 60 06
E-post: laurent.mahy@oma.be

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
E-post: press@eso.org

Lê Binh San PHAM
Communication Officer, Royal Observatory of Belgium
Brussels, Belgium
E-post: lebinhsan.pham@oma.be

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso2407 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.