science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Hoe planetaire nevels hun vorm krijgen

Vier planetaire nevels zoals gezien door Hubble, met vier van de vele nevelmorfologieën. Astronomen gebruikten millimetergolflengtebeelden met een hoge ruimtelijke resolutie van moleculen in de wind van veertien planetaire nevels om te concluderen dat de wijdverbreide vormen van planetaire nevels voornamelijk het resultaat zijn van de evolutie van centrale sterren met ronddraaiende dubbelsterren. Krediet:NASA/HST

Over 7,5 miljard jaar vanaf nu, onze zon zal het grootste deel van zijn waterstofbrandstof hebben omgezet in helium door middel van fusie, en verbrandde toen het grootste deel van dat helium in koolstof en zuurstof. Het zal zijn opgezwollen tot een grootte die groot genoeg is om het zonnestelsel bijna tot aan de huidige baan van Mars te vullen, en verloor bijna de helft van zijn massa in wind. In dit stadium zal de zeer hete overgebleven ster het uitgestoten materiaal ioniseren, het oplichten en het laten gloeien als een planetaire nevel (zogenaamd niet omdat het een planeet is, maar omdat het zijn ster omringt). Alle sterren met een lage tot middelmatige massa (sterren met een massa van ongeveer 0,8 tot 8 zonsmassa's) zullen uiteindelijk uitgroeien tot sterren met planetaire nevels. Deze eenvoudige beschrijving suggereert dat planetaire nevels allemaal bolsymmetrische schillen zouden moeten zijn, maar in feite zijn ze er in een breed scala aan vormen, van vlinder- of bipolaire tot oogachtige of spiraalvormige vormen. Astronomen denken dat de sterrenwind op de een of andere manier verantwoordelijk is voor deze asymmetrieën, of misschien speelt het snelle draaien van de gastster een rol, maar tot dusver zijn de meeste voorgestelde processen niet efficiënt genoeg.

Een team van wetenschappers, waaronder CfA-astronoom Carl Gottlieb, gebruikte de ALMA-faciliteit om de windmorfologie van veertien planetaire nevels op millimetergolflengten te bestuderen in een poging de oorsprong van hun sterk uiteenlopende structuren te begrijpen. Eerdere waarnemingen hadden aangetoond dat winden complexe vormen aannemen, waaronder bogen, schelpen, klontjes, en bipolaire structuren, een deel van de puzzel verschuiven naar hoe winden hun gevarieerde structuren verwerven. De astronomen gebruikten beeldvorming met hoge ruimtelijke resolutie in de emissielijnen van koolmonoxide en siliciummonoxide om de wind in kaart te brengen. Door de resultaten te vergelijken met andere datasets, ze concluderen dat een dubbelsteroorsprong zowel wind- als nevelvormen kan verklaren.

Sterren in dit massabereik, gemiddeld, één begeleidend object in een baan om de aarde hebben dat zwaarder is dan ongeveer vijf Jupiter-massa's. Het is bekend dat interacties tussen dubbelsterren de evolutie van zwaardere sterren domineren, en de wetenschappers speculeren dat in deze sterren met een lagere massa de rol van de dubbelster op dezelfde manier de evolutie kan beïnvloeden. Ze schatten de veranderende invloed van de dubbelster op de wind en de nevel terwijl de primaire ster evolueert, zijn wind neemt toe, en de scheiding groeit, en rapporteren dat ze met succes de verschillende nevelmorfologieën in dit evolutionaire kader kunnen verklaren. Het nieuwe model lost ook andere gerelateerde puzzels op, zoals waarom bepaalde nevelstructuren (zoals schijven) de neiging hebben om bij voorkeur te worden gevonden rond sterren met specifieke chemische verrijkingen (zuurstof of koolstof), door ze ook te herleiden tot evolutionaire stadia.