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打破之前的极限,5.5倍太阳质量恒星,美丽的行星状星云诞生!

www.hearinggodcourse.com2019-08-18
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  垂死恒星将外层外壳剥离,形成美丽而神秘的“行星状星云”(PNe),现在迎来了一位新的重量级冠军,名字很无辜,叫PNe BMP1613-5406。大质量恒星活得快,死得早,在仅仅几百万年后就爆炸成强大的超新星。

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  然而,绝大多数恒星,包括我们太阳,质量要小得多,在经历短暂而辉煌的行星状星云阶段之前,寿命可能长达数十亿年。当只有一小部分未燃烧的氢留在恒星核心时,行星状星云就形成了。

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  辐射压力会将大部分这种物质驱逐出去,炽热的恒星核心会发出亮光。这就电离了先前喷射出的防护罩,形成了行星状星云,并提供了一个可见、有价值的恒星质量损失过程的化石记录(行星状星云与行星无关,但之所以获得这个名字,是因为炽热的中心恒星周围发光的电离气体球体,在早期的观察者看来,与行星很像)。行星状星云理论来自于质量为太阳质量1-8倍的恒星,占所有比太阳质量大恒星的90%。

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  然而,到目前为止,行星状星云已经被证明是由出生时只有太阳1-3倍质量的恒星产生。香港大学物理系、空间研究实验室主任昆汀·帕克教授和博士生弗拉库·瓦西利基小姐,与曼彻斯特大学和南非天文台合作,现在正式打破了之前的极限,抓住了行星状星云是从一颗诞生时质量为太阳5.5倍的恒星中出现的证据,其研究发现发表在《自然天文学》上。

  行星状星云为研究恒星演化的晚期提供了一个独特窗口,这些恒星演化是由丰富的发射线光谱所揭示,这些光谱是等离子体物理学的优秀实验室。行星状星云在很远的地方都可见,其强光谱线可以确定行星状星云的大小、膨胀速度和年龄,还可以探测恒星质量损失的物理和时间尺度。还可以用来计算中心剩余恒星核心的光度、温度和质量,以及喷射气体的化学成分。其次,这里的关键是,这是一个前所未有的例子:

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  证明了一个恒星的原始“祖”质量接近理论下限的核心坍缩超新星形成。其研究结果是第一个确凿的证据,证实了理论预测,即5+倍太阳质量的恒星实际上可以形成行星状星云。因此,这个独特的案例为天文学界提供了一个重要工具,使他们能够对恒星和星系的化学演化有了新认识。但香港大学和曼彻斯特大学这支研究队伍是如何夺得重量级拳王桂冠的呢?关键是在一个年轻星系开放星团NGC6067中发现了行星状星云。在一个疏散星系群群中找到一个行星状星云是非常罕见的事件。

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  事实上,只有另一个行星状星云, PHR1615-6555先前被证明存在于一个疏散星团中,但其前身恒星的质量要低得多。有趣的是,这是一个更早的发现,来自同一个领导团队。疏散星系群中经过验证的行星状星云位置提供了难以通过其他方式获取关键和重要数据。这包括一个精确的距离和一个星团的“关键”质量估计(也就是说,一颗恒星诞生时的质量必须是它在已知年龄的星团中从主序列演化而来)。对行星状星云-簇关联的高度信心来自于它们在视力线上高度一致的径向速度(超过1km/s)。

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  视力线具有陡峭的速度距离梯度、共同距离、共同变红和投影,并且行星状星云与簇中心的物理距离非常接近。总之,令人兴奋的结果是坚实的证据,证实了理论预测,即5+倍太阳质量的恒星可以形成行星状星云,并且如预期的那样富含氮。行星状星云簇的成员关系为核心坍缩超新星的原始质量下限,以及白矮星初始到最终质量关系(IFMR)的中高质量提供了新的严格约束。也为评估中质量恒星的核合成(元素创造)预测提供了一个经验基准。行星状星云BMPJ1613-5406和它NGC6067星系团将为天文学界提供关于恒星和星系(化学)演化的重要见解。

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