Obwohl der Stern HD 45166 seit über 100 Jahren beobachtet wird, konnte sein rätselhaftes Wesen nicht ohne Weiteres durch herkömmliche Modelle erklärt werden. Man wusste nur wenig über ihn, abgesehen von der Tatsache, dass er zu einem Sternpaar gehört [1], reich an Helium ist und einige Male massereicher als unsere Sonne ist.
„Dieser Stern wurde zu einer Art Leidenschaft von mir“, sagt Tomer Shenar, der Hauptautor der in Science veröffentlichten Studie über dieses Objekt. „Tomer und ich bezeichnen HD 45166 als den »Zombie-Stern«“, sagt die Mitautorin und ESO-Astronomin Julia Bodensteiner aus Deutschland. „Das liegt nicht nur daran, dass dieser Stern so einzigartig ist, sondern auch, weil ich scherzhaft gesagt habe, dass er Tomer in einen Zombie verwandelt.“
Nachdem Shenar bereits ähnliche heliumreiche Sterne untersucht hatte, vermutete er, dass Magnetfelder den entscheidenden Hinweis geben könnten. Tatsächlich sind Magnetfelder dafür bekannt, das Verhalten von Sternen zu beeinflussen. Sie könnten erklären, warum herkömmliche Modelle HD 45166 nicht beschreiben konnten, der sich etwa 3000 Lichtjahre entfernt im Sternbild Einhorn (Monoceros) befindet. „Ich erinnere mich, dass ich beim Lesen der Fachliteratur einen Heureka-Moment hatte: »Was, wenn der Stern magnetisch ist?«“, sagt Shenar, der derzeit am Zentrum für Astrobiologie in Madrid, Spanien, arbeitet.
Shenar und sein Team machten sich daran, den Stern mit mehreren Teleskopen rund um den Erdball zu untersuchen. Die entscheidenden Beobachtungen wurden im Februar 2022 mit einem Instrument am Canada-France-Hawaii Telescope durchgeführt, das Magnetfelder erkennen und messen kann. Das Team stützte sich auch auf wichtige Archivdaten, die mit dem Fiber-fed Extended Range Optical Spectrograph (FEROS) am La Silla-Observatorium der ESO in Chile aufgenommen wurden.
Als die Daten vorlagen, bat Shenar seinen Mitautor Gregg Wade, einen Experten für Magnetfelder in Sternen am Royal Military College of Canada, die Daten zu prüfen. Die Antwort von Wade bestätigte Shenars Vermutung: „Was auch immer dieses Objekt ist – es ist definitiv magnetisch.“
Wie Shenars Team herausfand, hat der Stern ein unglaublich starkes Magnetfeld von 43.000 Gauß, was HD 45166 zum magnetischsten massereichen Stern macht, der bisher gefunden wurde [2]. „Die gesamte Oberfläche des Heliumsterns hat ein Magnetfeld, das fast 100.000 mal stärker ist als das der Erdei“, erklärt Ko-Autor Pablo Marchant, Astronom am Institut für Astronomie der KU Leuven in Belgien.
Diese Beobachtung markiert die Entdeckung des allerersten massereichen magnetischen Heliumsterns. „Es ist aufregend, eine neue Gattung von astronomischen Objekten zu entdecken“, sagt Shenar, „insbesondere dann, wenn sie sich die ganze Zeit über versteckt hielt.“
Darüber hinaus liefert die Entdeckung Hinweise auf den Ursprung von Magnetaren, kompakten toten Sternen, die von Magnetfeldern durchzogen sind, die mindestens eine Milliarde Mal stärker sind als das in HD 45166. Die Berechnungen des Teams legen nahe, dass dieser Stern sein Leben als Magnetar beenden wird. Während er unter seiner eigenen Schwerkraft kollabiert, wird sich sein Magnetfeld verstärken. Der Stern wird schließlich zu einem sehr kompakten Kern mit einem Magnetfeld von etwa 100 Billionen Gauß [3] werden – die stärkste Sorte von Magneten im Universum.
Shenar und sein Team stellten außerdem fest, dass HD 45166 eine geringere Masse hat als bisher angenommen, etwa das Doppelte der Masse der Sonne, und dass sein Begleiter in einem weitaus größeren Abstand kreist als bisher angenommen. Darüber hinaus deuten ihre Untersuchungen darauf hin, dass HD 45166 durch die Verschmelzung zweier kleinerer heliumreicher Sterne entstanden ist. „Unsere Ergebnisse verändern unser Verständnis von HD 45166 völlig“, fasst Bodensteiner zusammen.
1] Obwohl es sich bei HD 45166 um ein Doppelsternsystem handelt, bezieht sich HD 45166 in diesem Text auf den heliumreichen Stern, nicht auf beide Sterne.
[2] Das Magnetfeld von 43 000 Gauß ist das stärkste Magnetfeld, das jemals in einem Stern entdeckt wurde, der die Chandrasekhar-Massengrenze überschreitet, die kritische Grenze, oberhalb derer Sterne zu Neutronensternen kollabieren können (Magnetare sind eine Art von Neutronensternen).
[3] In diesem Text bezieht sich eine Milliarde auf eine Eins gefolgt von neun Nullen und eine Billion auf eine Eins gefolgt von 12 Nullen.
Zum Foto: Diese künstlerische Darstellung zeigt HD 45166, einen massereichen Stern, von dem kürzlich ein sehr starkes Magnetfeld von 43.000 Gauß entdeckt wurde – das stärkste Magnetfeld, das je bei einem massereichen Stern gefunden wurde. Intensive Winde von Teilchen, die vom Stern wegblasen, werden von diesem Magnetfeld eingefangen und hüllen den Stern in eine Gashülle ein, wie hier dargestellt. Astronomen vermuten, dass dieser Stern sein Leben als Magnetar beenden wird, eine kompakte und extrem magnetische Sternleiche. Wenn HD 45166 unter seiner eigenen Schwerkraft kollabiert, wird sich sein Magnetfeld verstärken, und der Stern wird schließlich zu einem sehr kompakten Kern mit einem Magnetfeld von etwa 100 Billionen Gauß werden – der stärksten Sorte von Magnet im Universum. HD 45166 ist Teil eines Doppelsternsystems. Im Hintergrund ist der Begleiter von HD 45166 zu sehen, ein normaler blauer Stern, der sich in einer viel größeren Entfernung befindet als bisher angenommen. (Nachweis: ESO/L. Calçada)
Veröffentlichung doi: 10.1126/science.ade3293