Slik fødes en av galaksens mest ekstreme stjerner

Magnetarer har et magnetfelt som er så kraftig at den ville gitt våre egne magneter alvorlige mindreverdighetskomplekser. Astronomer har undersøkt en mystisk magnetar som egentlig ikke hadde livets rett.

Publisert
Magnetaren i Westerlund 1, slik en kunstner ser det for seg. (Foto: (Bilde: ESO/L. Calçada))
Magnetaren i Westerlund 1, slik en kunstner ser det for seg. (Foto: (Bilde: ESO/L. Calçada))

Magnetarer er en helt spesiell type nøytronstjerne, og forskere vet foreløpig bare om en håndfull magnetarer i melkeveien.

Når ekstremt store stjerner, det vil si åtte ganger mer massiv enn sola, kollapser etter et intenst stjerne-liv, ender det i en supernova, som er blant de mest ekstreme eksplosjonene i universet. En supernova kan føre til en av to alternativer, som kommer an på faktorer som stjernens masse.

Enten blir stjernen et sort hull, eller så dannes det en nøytronstjerne, en ekstremt kompakt ball med materiale som gjerne ikke er større enn 20 kilometer i diameter.

Allikevel har nøytronstjernene større masse enn vår egen sol, samlet på et område på størrelse med Oslo kommune.

Dette kan gi noen artige utslag, siden en teskje med materie fra stjernen kan veie opp mot 90 millioner tonn.

Hvis du kan se for deg all fisken som blir fisket i hele verden i løpet av et år, tilsvarer det litt mindre enn 90 millioner tonn. Trykk all denne fisken sammen, og plasser det i en teskje.

Den mystiske historien om Westerlund-1 magnetaren

Magnetarer er en sjelden variant av nøytronstjerner, som danner et magnetfelt millioner av ganger kraftigere enn den sterkeste magneten vi kan produsere.

En spesiell magnetar har gitt forskerne et forklaringsproblem. De beregner at magnetaren i stjernegruppen Westerlund 1 har blitt til etter at en ekstremt massiv stjerne eksploderte.

Når supernovaer eksploderer, sender de ut sjokkbølger med turbulente magnetfelt som akselererer protoner til enorme energier. Mekanismen kalles Fermi-akselerasjon, etter fysikeren Enrico Fermi, som først foreslo den. (Foto: (Illustrasjon: Greg Stewart, SLAC National Accelerator Laboratory))
Når supernovaer eksploderer, sender de ut sjokkbølger med turbulente magnetfelt som akselererer protoner til enorme energier. Mekanismen kalles Fermi-akselerasjon, etter fysikeren Enrico Fermi, som først foreslo den. (Foto: (Illustrasjon: Greg Stewart, SLAC National Accelerator Laboratory))

Stjernen var 40 ganger så massiv som vår egen sol, og det rimer ikke med dagens teorier, ifølge forskerne bak studien.

– Stjerner på denne størrelsen er forventet å skape sorte hull, ikke nøytronstjerner, sier Simon Clark ved the Open University i Storbritannia.

– Vi kunne ikke skjønne hvordan det kunne skape en magnetar, sier han i en pressemelding.

Sparket ut av bane

Forskerne jobbet ut ifra en teori om at den originale stjernen egentlig var en dobbelt-stjerne, to svært massive stjerner som gikk i omkrets rundt hverandre.

Men dette betydde at forskerne måtte lete etter en stjerne som rett og slett hadde blitt slengt ut av systemet, som følge av supernovaen som dannet magnetaren.

Forskerne lette dermed etter ensomme stjerner som var på vei bort fra dette området, med teleskopet VLT i Chile.

De fant en stjerne som passet med denne beskrivelsen, Westerlund 1-5, som holdt svært høy fart gjennom rommet.

Teorien går ut på at disse to søsken-stjernene begynte å bytte materie mellom hverandre, etter hvert som storebroren i paret begynte å nærme seg slutten av livet.

Den minste stjernen, som tilslutt vil bli magnetaren, suger da til seg mer masse, som øker gravitasjonen og rotasjonen. Dette trengs for å lage de ekstremt sterke magnetfeltene som man finner i en magnetar.

Dette er en pulsar, en annen form for nøytronstjerne. Den er fotografert i røntgenstråler med Chandra-romobservatoriet. (Foto: NASA/CXC/University of Toronto/M. Durant, et.al)
Dette er en pulsar, en annen form for nøytronstjerne. Den er fotografert i røntgenstråler med Chandra-romobservatoriet. (Foto: NASA/CXC/University of Toronto/M. Durant, et.al)

Senere har den ”lille” stjernen mistet massen den tidligere har lagt på seg, og overført noe tilbake til storebroren. Dermed har lillebroren i paret mistet nok masse til å danne en nøytronstjerne istedcenfor et sort hull.

Dette vil også gi stjernen som ble slengt ut i verdensrommet en helt spesiell kjemisk signatur, noe forskerne fant hos stjernen Westerlund 1-5.

Dermed kan det se ut som om dobbeltstjerne-systemer kan være en viktig ingrediens i formasjonen av magnetarer, mener forskerne bak studien.

Referanser:

J.S. Clark, m. fl: A VLT/FLAMES survey for massive binaries in Westerlund 1. IV. Wd1-5 - binary product and a pre-supernova companion for the magnetar CXOU J1647-45, Astronomy & Astrophysics.