Smash and grab:En sværvægtsstjernemester for døende stjerner

Døende stjerner, der kaster deres ydre hylstre for at danne de smukke, men gådefulde "planetariske tåger" (PNe) har en ny tungvægtsmester, den uskyldigt navngivne PNe BMP1613-5406. Massive stjerner lever hurtigt og dør unge, eksploderer som kraftige supernovaer efter kun et par millioner år. Imidlertid, langt de fleste stjerner, inklusive vores egen sol, har meget lavere masse og kan leve i mange milliarder år, før de går igennem en kortvarig, men herlig PNe-fase. PNe dannes, når kun en lille del af uforbrændt brint er tilbage i stjernekernen. Strålingstryk udstøder meget af dette materiale, og den varme stjernekerne kan skinne igennem. Dette ioniserer det tidligere udstødte ligklæde og skaber en PNe og giver en synlig og værdifuld fossil registrering af stjernemassetabsprocessen (PNe har intet at gøre med planeter, men fik dette navn, fordi deres glødende sfærer af ioniseret gas omkring deres varme centrale stjerner lignede planeter til tidlige observatører).

PNe stammer teoretisk fra stjerner i området 1-8 gange solens masse, repræsenterer 90 % af alle stjerner, der er mere massive end solen. Imidlertid, indtil nu, Det er bevist, at PNe stammer fra stjerner født med kun 1-3 gange vores sols masse. Professor Quentin Parker, Institut for Fysik og direktør for Laboratoriet for Rumforskning, University of Hong Kong og hans ph.d. studerende Miss Fragkou Vasiliki, i samarbejde med University of Manchester og South African Astronomical Observatory, har nu officielt smadret denne tidligere grænse og grebet beviset for, at en PNe er opstået fra en stjerne født med 5,5 gange vores sols masse. Deres tidsskriftsartikel "A high-masse planetary nebula in a Galactic open cluster" er netop blevet offentliggjort på Natur astronomi 's hjemmeside.

Men hvorfor er dette vigtigt?

For det første, PNe giver et unikt vindue ind i sjælen af ​​sene stjerneudvikling, afsløret af deres rige emissionslinjespektre, der er fremragende laboratorier for plasmafysik. PNe er synlige på store afstande, hvor deres stærke linjer tillader bestemmelse af størrelsen, ekspansionshastighed og alder af PN og undersøger også fysikken og tidsskalaerne for stjernemassetab. De kan også bruges til at udlede lysstyrke, temperatur og masse af deres centrale resterende stjernekerner, og den kemiske sammensætning af den udstødte gas.

For det andet og tast her, er, at dette er et hidtil uset eksempel på en stjerne, hvis beviste oprindelige "progenitor"-masse er tæt på den teoretiske nedre grænse for dannelse af kerne-kollaps supernova. Vores resultater er det første solide bevis, der bekræfter teoretiske forudsigelser om, at 5+ solmassestjerner faktisk kan danne PNe. Dette unikke tilfælde giver derfor det astronomiske samfund et vigtigt værktøj til ny indsigt i stjernernes og galaktiske kemiske udvikling.

Men hvordan gjorde holdet fra The University of Hong Kong og University of Manchester krav på sværvægtskronen?

Nøglen var opdagelsen af ​​PNe hos en ung, galaktisk åben hob kaldet NGC6067. At finde en PNe i en åben klynge er en yderst sjælden begivenhed. Ja, kun én anden PNe, PHR1615-6555 er tidligere blevet bevist at opholde sig på en åben hob, men hvis stamstjerne havde betydeligt lavere masse. Interessant nok, dette var en tidligere opdagelse fra det samme ledede hold som her. Den dokumenterede placering af en PN i en klynge giver vigtige og vigtige data, som er vanskelige at erhverve ellers. Dette inkluderer en nøjagtig afstand og et "sluk"-masseestimat af hoben (dvs. den masse, en stjerne skal have haft, da den blev født, for nu at blive set udvikle sig fra hovedsekvensen i hoben af ​​kendt alder). Høj tillid til PN-klyngesammenslutningen kommer fra deres meget konsistente radiale hastigheder (til bedre end 1 km/s) i en sigtelinje med en stejl hastigheds-afstandsgradient, fælles afstande, almindelig rødme og projiceret og tæt fysisk nærhed af PN til klyngecentret.

Sammenfattende er vores spændende resultater solide beviser, der bekræfter teoretiske forudsigelser om, at 5+ solmassestjerner kan danne planetariske tåger og er, som forventet, nitrogen rig. PN's klyngemedlemskab giver friske og stramme begrænsninger for den nedre massegrænse for stamfadermassen af ​​kernekollapssupernovaer og også for den mellemliggende til højmasseende af den hvide dværg initial til endelig masseforhold (IFMR). Det giver også et empirisk benchmark til evaluering af nukleosyntetiske (grundstofskabelse) forudsigelser for mellemmassestjerner. PN BMPJ1613-5406 og dens klynge NGC6067 vil give det astronomiske samfund vigtig indsigt i stjernernes og galaktiske (kemiske) udvikling.

Undersøgelsen er publiceret i Natur astronomi .