Теперь ставший знаковым коллаж от нашей группы, показывающий 22 отдельных хорошо известных PN, художественно расположенных в виде спирали в порядке приблизительного физического размера. Самые большие ПНе имеют поверхностную яркость примерно в сто тысяч раз тусклее, чем самые маленькие, и могут достигать размеров до 3 пк. Авторы и права: ЕКА/Хаббл и НАСА, ESO, NOAO/AURA/NSF.
Два астрофизика из Лаборатории космических исследований (LSR) Университета Гонконга (HKU) наконец решили астрофизическую загадку 20-летней давности, касающуюся меньших, чем ожидалось, количеств элемента серы, обнаруженного в планетарных туманностях (PN) по сравнению с ожиданиями и измерениями других элементов и других типов астрофизических объектов.
Ожидаемые уровни серы уже давно кажутся «отсутствующими в действии». Однако теперь они, наконец, явились на службу после того, как скрылись на виду, благодаря использованию высокоточных и надежных данных. Команда недавно сообщила о своих выводах в The Astrophysical Journal Letters.
PNe — это недолговечные светящиеся, выброшенные газообразные оболочки умирающих звезд, которые уже давно очаровывают и восхищают профессиональных астрономов и астрономов-любителей своими красочными и разнообразными формами. PNe живут всего несколько десятков тысяч лет по сравнению со своими звездами-хозяевами, и это может занять миллиарды лет, прежде чем они пройдут фазу PN на пути к превращению в белых карликов.
Следовательно, PNe обеспечивает почти мгновенный снимок предсмертных агоний звезд. Они являются жизненно важным научным окном в позднюю стадию звездной эволюции, поскольку их богатые спектры эмиссионных линий позволяют детально изучать их химический состав.
Загадочная серная аномалия
Предыдущие исследования показали, что в оптических спектрах PNe наблюдается различный дефицит элемента серы. Этот дефицит было трудно объяснить, поскольку сера, известная как α-элемент, должна производиться параллельно с другими элементами, такими как кислород, неон, аргон и хлор, в более массивных звездах. В результате его космическое изобилие также должно быть прямо пропорционально.
Удивительно, но хотя сильная корреляция между содержанием серы и кислорода наблюдалась в областях H II (область ионизированного водорода) и голубых компактных галактиках, PNe, происходящие от звезд малой и средней массы, постоянно демонстрируют более низкие уровни серы, что приводит к появлению загадочного «серного вещества». аномалия», которая десятилетиями озадачивала и раздражала астрономов.
Вертикальная ось обоих графиков — содержание серы относительно водорода. Левый график — серная аномалия (синие точки — для PNe, зеленые — для областей HII и синих компактных галактик), где сера показана относительно кислорода. Существует большой разброс показателей PN по сравнению с ожидаемым и наблюдаемым поведением 1:1 для других альфа-элементов в PN. Правый график: зеленые точки такие же, как и раньше, но на этот раз оранжевые точки относятся к PN из нашего образца PN галактического центра VLT, а сера нанесена на график против аргона, а не от кислорода. В настоящее время для серы впервые наблюдается синхронное поведение, а также параллельный путь и гораздо более тесная взаимосвязь, когда аномалия почти погашена. Фото: Адаптировано из The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad1ed9
Разгадка тайны
Шую Тан, выпускница HKU MPhil по физике и ассистент по исследованиям в HKU LSR, вместе со своим научным руководителем профессором Квентином Паркером, директором LSR, использовали беспрецедентный образец оптических спектров с исключительно высоким отношением сигнал/шум (S/N) примерно для 130 ПНе расположена в центре нашей галактики. Этот исключительный набор данных имел минимальный фоновый шум, что позволило четко и подробно изучить спектральные особенности, что помогло команде эффективно разобраться и разгадать загадку.
Эти PN наблюдались с помощью ведущего в мире 8-метрового очень большого телескопа Европейской южной обсерватории (ESO) в Чили. Оказывается, аномалия, по сути, была результатом плохого качества данных по эмиссионным линиям серы в спектрах PNe. Было обнаружено, что использование кислорода в качестве основного сравнения металличности с другими элементами было неточным, и вместо этого аргон продемонстрировал более сильную корреляцию с кислородом для серы и был предложен в качестве более надежного индикатора металличности и подходящего элемента сравнения.
Изображение планетарной туманности PN NGC 5189, полученное телескопом ESO в Чили. Некоторые говорят, что она похожа на китайского летящего в космосе Дракона. 1 кредит
Таким образом, когда большой, тщательно отобранный образец PNe наблюдался спектроскопически при высоком сигнале/шуме на большом телескопе, данные не только впервые выявили сильное скачкообразное поведение серы в PNe, как это наблюдалось и ожидалось для других типов. астрофизических объектов, но сама аномалия фактически исчезла.
Авторы фактически опровергли предыдущие утверждения, предполагавшие, что аномалия серы в планетарных туманностях была результатом недооценки более высоких стадий ионизации серы или слабых потоков линий серы. Этот вывод подчеркивает решающую важность высококачественных данных в разгадке научных тайн.
Информация от: Университетом Гонконга
