Vorgänger-Stern eines Magnetars entdeckt

Magnetare sind die stärksten Magneten im Universum. Diese extrem dichten Stern-Überreste mit ultrastarken Magnetfeldern sind überall in unserer Galaxie zu finden. Wie sie entstehen, wissen Astronomen jedoch nicht genau. Jetzt haben Forscher mit Teleskopen rund um die Welt, darunter auch Einrichtungen der Europäischen Süd­stern­warte ESO, einen Stern aufgespürt, der wahrscheinlich zu einem Magnetar wird. Diese Entdeckung markiert die Entdeckung eines neuen Typs von astronomischen Objekten – massereiche magnetische Heliumsterne – und gibt Aufschluss über den Ursprung von Magnetaren.

Obwohl der Stern HD 45166 seit über hundert 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, reich an Helium ist und einige Male masse­reicher als unsere Sonne ist.

Magnetfelder sind dafür bekannt, das Verhalten von Sternen zu beeinflussen. Sie könnten erklären, warum herkömmliche Modelle HD 45166 nicht beschreiben konnten, der sich etwa dreitausend Lichtjahre entfernt im Sternbild Einhorn befindet. „Ich erinnere mich, dass ich beim Lesen der Fach­literatur einen Heureka-Moment hatte: Was, wenn der Stern magnetisch ist?“, sagt Tomer Shenar von der Uni Amsterdam in den Nieder­landen.

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.

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. „Die gesamte Oberfläche des Heliumsterns hat ein Magnetfeld, das fast 100.000 mal stärker ist als das der Erde“, erklärt Pablo Marchant, von der der Uni Löwen in Belgien.

Darüber hinaus liefert die Entdeckung Hinweise auf den Ursprung von Magnetaren, kompakten Sternen-Überresten, 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 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.

ESO / RK

Weitere Infos

• Originalveröffentlichung
  T. Shenar et al.: A massive helium star with a sufficiently strong magnetic field to form a magnetar, Science 381, 761 (2023); DOI: 10.1126/science.ade3293
• Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam, Niederlande
• Institute of Astronomy, Katholieke Universiteit Leuven, Löwen, Belgien