Een internationaal team onder leiding van een Ph.D. student van het Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) en de Universiteit van La Laguna (ULL) heeft de emissie van tellurium in de infraroodspectra van twee planetaire nevels en broom in een van hen geïdentificeerd.

Aan het einde van hun leven, sterren met een matige massa stoten hun buitenste lagen uit en vormen planetaire nevels. Door dit proces, ze injecteren in het interstellaire medium de chemische elementen die al miljarden jaren in hen zijn gesynthetiseerd. Die elementen die zwaarder zijn dan ijzer kunnen niet worden geproduceerd in de kernfusiereacties die in sterren plaatsvinden, omdat dat proces meer energie zou vergen dan ze zouden kunnen genereren. Deze elementen worden gevormd door een proces dat bekend staat als neutronenvangst, die plaatsvindt in de laatste stadia van het leven van een ster.

"Zoals ze zich voordoen, deze neutronenvangsten geven aanleiding tot steeds zwaardere elementen, " legt Simone Madonna uit, een doctoraat student aan de IAC en hoofdauteur van dit artikel. En hij voegt eraan toe:"Dit fysieke fenomeen doet zich altijd voor tijdens de laatste afleveringen van het leven van sterren:ofwel in gewelddadige gebeurtenissen die verband houden met de dood van sterren met een zeer hoge massa, zoals supernova-explosies of botsingen met neutronensterren (waarvan er één onlangs werd gedetecteerd door observatoria voor zwaartekrachtgolven), die een enorm aantal vrije neutronen genereren, of in de laatste fase van het leven van sterren met een lage massa (tussen 1 en 8 massa's van de zon), waar de neutronenflux veel lager is. In het eerste geval, het proces wordt het "r-proces" genoemd (R voor snel) en in het tweede geval, het "s-proces" (S voor langzaam).

Jorge Garcia Rojas, postdoctoraal onderzoeker bij het IAC en Simone's Ph.D. leidinggevende, stelt dat "we hebben ontdekt, Voor de eerste keer, een spectrale emissiekenmerk van tellurium in het infrarode spectrale bereik van twee planetaire nevels (en broom in een van hen) dankzij de gegevens verkregen met de EMIR-spectrograaf, op de Gran Telescopio Canarias, en IGRINS, op de Harlan J. Smith-telescoop, bij het McDonald Observatorium in Texas, VS." Door gebruik te maken van de techniek van spectroscopie, we analyseren het licht dat we van de nevels ontvangen, die uiteenvalt in verschillende kleuren zoals een regenboog, en we kunnen bepalen welke chemische elementen in het gas aanwezig zijn, aangezien elk element een uniek patroon van emissielijnen heeft ingebed in deze regenboog, het spectrum van een nevel. Dankzij dit, een tellurium-emissielijn en een broom-emissielijn zijn voor het eerst gelokaliseerd in het infraroodspectrum van planetaire nevels. Dit zijn de duidelijkste detecties van ionen die tot deze twee zware elementen behoren op een van de plaatsen waar ze zich vormen.

"Het gebruik van grote telescopen en specifieke instrumentatie is noodzakelijk vanwege de extreme zwakte van deze lijnen, omdat ze overeenkomen met elementen in het heelal met een zeer lage abundantie, " zegt Francisco Garzón, een andere van de auteurs van het artikel, die hoogleraar is aan de ULL, onderzoeker bij het IAC, en de onderzoeker die verantwoordelijk is voor het EMIR-instrument.

"Om de abundanties van deze elementen te bepalen, we hebben een theoretisch atomair model moeten uitvoeren om de atomaire parameters van de waargenomen ionen te berekenen, " legt Manuel Bautista uit, een atoomfysicus aan de University of Western Michigan en co-auteur van het artikel. Het belang van de detectie van deze lijnen in planetaire nevels is gebaseerd op het feit dat ze betere indicatoren zijn voor de overvloed van het element dan de lijnen die worden gedetecteerd in geëvolueerde sterren en ons de mogelijkheid bieden om het element op zijn plaats van oorsprong te bestuderen. Tellurium is van bijzonder belang omdat het kan worden geproduceerd door zowel r-processen als s-processen.

"De berekende hoeveelheden Tellurium in de planetaire nevels NGC7027 en IC418 geven aan dat dit element veel overvloediger is dan verwacht in de nabijheid van de zon, waarbij het overvloedpatroon wordt verdeeld zoals verwacht als het r-proces verantwoordelijk zou zijn voor de oorsprong van deze zware elementen, " merkt Simone op, "Dus een deel van het tellurium in deze planetaire nevels moet zijn ontstaan ​​via het s-proces.

Nicolaas Sterling, professor aan de Universiteit van West Georgia en Simone's Ph.D. co-promotor, stelt dat "het onderzoeken van deze elementen in al hun plaatsen van oorsprong (planetaire nevels, neutronenster fusies, en supernovae van massieve sterren) helpt ons de bijdrage van het s-proces en het r-proces aan de vorming van zware elementen beter te begrijpen, en om theoretische modellen van de chemische evolutie van het heelal te verfijnen."