Met name wordt magnetisme beschouwd als een sleutelcomponent in de evolutie van massieve sterren, met verreikende gevolgen voor hun uiteindelijke lot. Het zijn de massieve sterren met aanvankelijk meer dan acht zonsmassa's die aan het einde van hun evolutie neutronensterren en zwarte gaten achterlaten.

Spectaculaire samensmeltingsgebeurtenissen van dergelijke compacte overblijfselsystemen zijn waargenomen door zwaartekrachtgolfobservatoria. Bovendien stellen theoretische studies een magnetisch mechanisme voor voor de explosie van massieve sterren, relevant voor gammaflitsen, röntgenflitsen en supernova's.

“Studies van magnetische velden in massieve sterren in sterrenstelsels met jonge sterrenpopulaties leveren cruciale informatie op over de rol van magnetische velden bij stervorming in het vroege heelal met stervormend gas dat niet vervuild is door metalen”, zegt Dr. Swetlana Hubrig van Leibniz. Instituut voor Astrofysica Potsdam (AIP) en eerste auteur van de studie.

Stellaire magnetische velden worden gemeten met behulp van spectropolarimetrie. Hiervoor wordt circulair gepolariseerd sterlicht geregistreerd en worden de kleinste veranderingen in spectraallijnen onderzocht. Om de noodzakelijke nauwkeurigheid van de polarisatiemetingen te bereiken, vereist deze methode echter gegevens van hoge kwaliteit.

‘De methode is extreem hongerig naar fotonen. Dit is een bijzondere uitdaging omdat zelfs de helderste massieve sterren, die meer dan acht zonsmassa’s hebben, relatief lichtarm zijn wanneer ze worden waargenomen in onze naburige sterrenstelsels, de Grote en de Kleine Magelhaense Wolken,’ Dr. Silva Järvinen van de AIP legt het uit.

Vanwege deze omstandigheden zijn conventionele spectropolarimeters met hoge resolutie en kleinere telescopen ongeschikt voor dergelijk onderzoek. Daarom werd gebruik gemaakt van de lage-resolutie spectropolarimeter FORS2, die is gemonteerd op een van de vier 8-meter telescopen van de Very Large Telescope (VLT) van de European Southern Observatory (ESO).

Eerdere pogingen om magnetische velden te detecteren in massieve sterren buiten onze Melkweg waren niet succesvol. Deze metingen zijn complex en afhankelijk van verschillende factoren.

Het magnetische veld dat met circulaire polarisatie wordt gemeten, wordt het longitudinale magnetische veld genoemd en komt uitsluitend overeen met de veldcomponent die in de richting van de waarnemer wijst. Het is vergelijkbaar met het licht dat uit een vuurtoren komt, wat gemakkelijk te zien is als de straal naar de waarnemer schijnt.

Omdat de magnetische veldstructuur van massieve sterren gewoonlijk wordt gekenmerkt door een globale dipool waarvan de as schuin staat ten opzichte van de rotatieas, kan de sterkte van het longitudinale magnetische veld tijdens rotatiefasen nul zijn wanneer de waarnemer rechtstreeks naar de magnetische evenaar van de roterende ster kijkt. ster. De detecteerbaarheid van het polarisatiesignaal hangt ook af van het aantal spectrale kenmerken dat wordt gebruikt om de polarisatie te onderzoeken.

De waarneming van een breder spectraal gebied met een groter aantal spectrale kenmerken verdient de voorkeur. Bovendien zijn langere belichtingstijden cruciaal voor het opnemen van polarimetrische spectra met een voldoende hoge signaal-ruisverhouding.

Rekening houdend met deze belangrijke factoren voerde het team spectropolarimetrische waarnemingen uit van vijf massieve sterren in de Magelhaense Wolken. In twee vermoedelijk afzonderlijke sterren met spectrale kenmerken die typisch zijn voor magnetische massieve sterren in onze eigen Melkweg en in één actief interactief massief binair systeem dat zich in de kern van het zwaarste stervormingsgebied NGC346 in de Kleine Magelhaense Wolk bevindt, zijn ze erin geslaagd magnetische velden te detecteren. van de orde van kiloGauss.

Op het oppervlak van onze zon kunnen zulke sterke magnetische velden alleen worden gedetecteerd in kleine, sterk gemagnetiseerde gebieden:de zonnevlekken. De gerapporteerde magnetische velddetecties in de Magelhaense Wolken vormen de eerste indicatie dat de vorming van massieve sterren in sterrenstelsels met jonge sterpopulaties op een vergelijkbare manier verloopt als in onze Melkweg.

Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Astronomy &Astrophysics .