天文学家发现在大质量恒星系统中磁场相当常见

一项新的研究揭示，磁场在拥有大型蓝星的恒星系统中很常见，这挑战了人们之前的看法，并为我们了解这些大质量恒星的演化和爆炸性质提供了新的视角。来自波茨坦莱布尼兹天体物理研究所（AIP）、欧洲南方天文台（ESO）以及麻省理工学院卡弗里研究所和物理系的天文学家们发现，在至少有一颗巨型炙热蓝星的多个恒星系统中，磁场比科学家们以前认为的要常见得多。

这些结果极大地增进了人们对大质量恒星及其作为超新星爆炸原生体的作用的了解。

O 型恒星的特征

蓝色的所谓 O 型恒星属于宇宙中质量最大的恒星，其质量是太阳的 18 倍以上。它们虽然稀少，但温度高、光度大，从地球上能看到的 90 颗最亮的恒星中，就有 4 颗属于这类恒星。

它们具有非同寻常的重要性，因为它们驱动着影响整个星系结构的高能物理过程，并使恒星之间的区域富含化学物质。这些恒星通常位于恒星形成活跃的区域，比如星系的旋臂，或者处于碰撞或合并过程中的星系。

这种大质量恒星对磁性研究特别有意义，因为它们会以超新星的形式爆炸性地结束演化，留下一个紧凑的天体，如中子星或黑洞作为残余物。

双星系统及其演化

双星是由两颗相互绕行的引力束缚恒星组成的系统。如果两个组成部分都是 O 型恒星，那么这个系统就可以成为一个紧凑的天体双星。质量非常大的恒星的最终归宿是黑洞，而质量较小的 O 型恒星在作为超新星"死亡"时最终会变成中子星。双星可能以两颗中子星、一颗中子星和一个黑洞或两个黑洞的形式结束。这些天体的轨道会因引力波的发射而退化，引力波探测器可以观测到它们。

磁层是天体周围的空间区域，其中带电粒子会受到天体磁场的影响。白色线条代表形成磁层的磁场线。磁极位于左侧恒星的顶部和底部。颜色越亮表示气体密度分布越高。气体密度分布集中在（磁）赤道面，可见气体盘。图片来源：AIP/M. 库克

恒星风和磁层

和太阳一样，大质量恒星也有恒星风--一种高能带电粒子流。这些等离子体风会对磁场产生反应，并形成一种结构，即磁层。所有恒星和有磁场的行星，包括地球都有一个磁层。它保护地球免受高能宇宙辐射的伤害。等离子体可以每秒数千公里的速度运动，受到极大的离心力作用。有人提出，这种磁机制可能是大质量恒星紧密捆绑爆炸的原因，与长时间伽马射线暴、X 射线闪光和其他超新星特征有关。

大质量恒星中的磁场

虽然几十年前就有人提出了磁场对超新星或长持续伽玛射线暴的影响的理论解释，但从那时起，只有11颗O型恒星被报道拥有磁场。除了一颗恒星之外，其他都是单星或宽双星。这是一个非常令人费解的事实，因为之前的研究表明，90%以上的O型恒星都是在多系统中形成的，有两颗或更多的恒星。事实上，许多理论家对在大质量恒星中检测到的磁场数量较少感到困惑，因为如果不考虑磁场的影响，他们就无法解释观测到的多系统的一些物理特征。

为了解决这一矛盾，作者利用至少有一个 O 型成分的恒星系统的档案分光测向观测数据，进行了一次磁场调查。光谱偏振测量法测量光的偏振，从而提供恒星中是否存在磁场的信息。他们使用了安装在智利拉西拉的欧洲南方天文台 3.6 米望远镜上的高分辨率分光测极仪 HARPS 和安装在莫纳凯亚山上的加拿大-法国-夏威夷望远镜上的 ESPaDOnS 的数据。为了分析数据，他们开发了一种特殊的、复杂的磁场测量程序。

"出乎我们意料的是，结果显示这些多重系统的磁性出现率非常高。在研究的 36 个系统中，有 22 个系统肯定检测到了磁场，只有 3 个系统没有显示任何磁场迹象，"AIP 恒星物理和系外行星部门的 Silva Järvinen 博士解释说。

"大量带有磁性成分的系统是一个谜，但很可能表明，这些恒星是在双星中成长起来的，通过系统成分之间的相互作用，如两颗恒星之间的质量转移，甚至两颗恒星的合并事件，在大质量恒星磁场的产生过程中起到了决定性的作用。这项工作也是有史以来第一次通过观测证实了之前提出的理论设想，即恒星的磁场如何影响它的死亡，让它爆炸得更快，能量更大。"

编译来源：ScitechDaily