Stjerner indhyllet i jernstøv

Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) har deltaget i opdagelsen af ​​en gruppe metalfattige stjerner indhyllet i en stor mængde jernstøv beliggende i den store magellanske sky. Denne undersøgelse involverede en kombination af teoretiske modeller for dannelsen af ​​støv i cirkumstellare konvolutter med infrarøde observationer taget med Spitzer Space Telescope. Arbejdet omfatter forudsigelser for det fremtidige James Webb-rumteleskop.

Stjerner med masser mellem en og otte gange solens masse udvikler sig langs den asymptotiske kæmpegren (AGB), før de slutter deres liv som hvide dværge. Det er i denne hurtige, men afgørende fase, hvor stjernerne udvider sig til enorme dimensioner og afkøles, taber en stor del af deres masse på grund af stærke stjernevinde. Den lave temperatur og den høje tæthed af vindene giver ideelle betingelser for kondensering af støvkorn i deres cirkumstellare hylstre.

Støvet produceret af stjernerne i deres AGB-fase og udstødt i det interstellare medium er vigtigt for galaksernes liv, fordi det udgør en væsentlig komponent for dannelsen af ​​nye stjerner og planeter. Det er vigtigt for det astronomiske samfund at karakterisere, om støvet består af organiske faststofkomponenter eller uorganiske komponenter og bestemme mængden af ​​støv.

Astrofysiske tidsskriftsbreve har offentliggjort den nye undersøgelse, som har svar på gåderne i en ejendommelig gruppe af massive AGB-stjerner beliggende i den store magellanske sky. Sammenligning af de infrarøde observationer lavet med Spitzer Space Telescope (og forudsigelser for det fremtidige James Webb Space Telescope) med de teoretiske modeller udviklet af denne gruppe, undersøgelsen rapporterer, at disse stjerner vejer omkring fem solmasser, blev dannet for omkring 100 millioner år siden, og er fattige på metaller som jern, magnesium og silicium. uventet, forskerne opdagede, at de infrarøde spektrale energifordelinger kun kan reproduceres, hvis jernstøv er hovedbestanddelen af ​​deres cirkumstellære hylstre. Dette er ualmindeligt omkring massive AGB-stjerner. Det var tidligere kendt, at sådanne stjerner hovedsageligt producerer silikater, magnesium og store mængder ilt og silicium. Men dette fund er endnu mere overraskende, i betragtning af det metalfattige miljø i de undersøgte stjerner.

Undersøgelsen karakteriserer for første gang denne klasse af stjerner med unikke spektrale egenskaber. "Denne gigantiske stjerners lave metallicitet skaber ejendommelige forhold, tillader dannelse af store mængder jernstøv, " forklarer Ester Marini, artiklens første forfatter og ph.d.-studerende ved Roma Tre University. "Faktisk, i metalfattige miljøer, den komplekse nukleosyntese i massive AGB-stjerner er så avanceret, at den forbrænder næsten alt magnesium og oxygen, nødvendigt for at danne andre typer støv, såsom silikater."

Under disse særlige forhold, jernstøv bliver hovedbestanddelen af ​​støvet dannet af disse stjerner. "Dette resultat er en vigtig bekræftelse af teorien om jernstøv i metalfattige miljøer, allerede antydet i uafhængige observationsbeviser, " siger IAC-forsker Aníbal García Hernández, en medforfatter til værket.

"Ankomsten af ​​James Webb Space Telescope (JWST) vil åbne op for nye muligheder for at undersøge denne sag til bunds, " siger Flavia Dell'Agli, en postdoc-forsker ved IAC og anden forfatter til artiklen. "Det fremtidige teleskop vil i høj grad øge antallet af opløste ekstragalaktiske AGB-stjerner, " hun siger, tilføjer, at MIRI-instrumentet på JWST vil være "ideelt til at identificere denne klasse af stjerner i andre galakser i den lokale gruppe."