这是首次在我们邻近星系大麦哲伦星云和小麦哲伦星云的三颗巨大热恒星中探测到磁场。虽然我们自己的星系中已经发现了磁性大质量恒星,但发现麦哲伦星云中的磁性尤其重要,因为这些星系拥有大量年轻的大质量恒星。这为研究活跃形成恒星以及恒星可以拥有并保持稳定的质量上限提供了一个独特的机会。

首次发现银河系外磁性大质量恒星

值得注意的是,磁力被认为是大质量恒星演化的关键因素,对其最终命运有着深远的影响。最初质量超过 8 个太阳质量的大质量恒星在演化结束时会留下中子星和黑洞。

引力波天文台观测到此类致密残余系统的壮观合并事件。此外,理论研究提出了大质量恒星爆炸的磁机制,与伽马射线爆发、X 射线闪光和超新星有关。

“对年轻恒星群星系中大质量恒星磁场的研究,为了解磁场在早期宇宙中恒星形成过程中所起的作用提供了重要信息,当时的恒星形成气体没有受到金属污染,”莱布尼茨波茨坦天体物理研究所 (AIP) 的斯韦特兰娜·胡布里格博士 (Dr. Swetlana Hubrig) 说道。

恒星磁场是使用光谱偏振法测量的。为此,记录圆偏振星光并研究光谱线的最小变化。然而,为了达到偏振测量的必要精度,这种方法需要高质量的数据。

“这种方法对光子的需求极大。这是一个特殊的挑战,因为即使是最亮的大质量恒星(其质量超过 8 个太阳质量),在我们的邻近星系大麦哲伦星云和小麦哲伦星云中观测时,光线也相对较弱,”AIP 的 Silva Järvinen 博士解释道。

由于这些条件,传统的高分辨率光谱偏振仪和较小的望远镜不适合进行此类研究。因此,使用了低分辨率光谱偏振仪 FORS2,它安装在欧洲南方天文台 (ESO) 的甚大望远镜 (VLT) 的四台 8 米望远镜之一上。

之前探测银河系外大质量恒星磁场的尝试均以失败告终。这些测量十分复杂,且取决于多种因素。

用圆偏振测量的磁场称为纵向磁场,它专门对应于指向观察者方向的场分量。它类似于灯塔发出的光,当光束照射到观察者身上时很容易看到。

由于大质量恒星的磁场结构通常以轴与旋转轴倾斜的全局偶极子为特征,因此当观察者直视旋转恒星的磁赤道时,纵向磁场的强度在旋转阶段可能为零。极化信号的可检测性还取决于用于研究极化的光谱特征的数量。

最好观察更宽的光谱区域和更多的光谱特征。此外,较长的曝光时间对于记录具有足够高信噪比的偏振光谱至关重要。

考虑到这些重要因素,该团队对麦哲伦星云中的五颗大质量恒星进行了光谱偏振观测。在两颗可能具有我们银河系磁性大质量恒星典型光谱特征的单星中,以及在位于小麦哲伦星云中质量最大的恒星形成区 NGC346 核心的一个活跃相互作用的大质量双星系统中,他们成功探测到了千高斯量级的磁场。

在太阳表面,只有高度磁化的小型区域(太阳黑子)才能探测到如此强的磁场。报道的麦哲伦星云磁场探测首次表明,在年轻恒星群的星系中,大质量恒星的形成方式与我们星系相似。