Stervende sterren die hun buitenste omhulsels afwerpen om de prachtige maar raadselachtige "planetaire nevels" (PNe) te vormen, hebben een nieuwe zwaargewicht kampioen, de onschadelijke naam PNe BMP1613-5406. Massieve sterren leven snel en sterven jong, exploderen als krachtige supernova's na slechts een paar miljoen jaar. Echter, de overgrote meerderheid van de sterren, inclusief onze eigen zon, hebben een veel lagere massa en kunnen vele miljarden jaren leven voordat ze door een kortstondige maar glorieuze Pne-fase gaan. Pne-vorm wanneer slechts een kleine fractie onverbrande waterstof in de stellaire kern achterblijft. Stralingsdruk verdrijft veel van dit materiaal en de hete stellaire kern kan er doorheen schijnen. Dit ioniseert de eerder uitgeworpen lijkwade, waardoor een PNe ontstaat en een zichtbaar en waardevol fossielenbestand wordt verkregen van het proces van het verlies van stellaire massa (PNe heeft niets te maken met planeten, maar kreeg deze naam omdat hun gloeiende bollen van geïoniseerd gas rond hun hete centrale sterren op planeten leken vroege waarnemers).

PNe is theoretisch afgeleid van sterren in het bereik van 1-8 keer de massa van de zon, die 90% van alle sterren vertegenwoordigt die zwaarder zijn dan de zon. Echter, tot nu, Het is bewezen dat PNe afkomstig is van sterren die geboren zijn met slechts 1-3 keer de massa van onze zon. Professor Quentin Parker, Afdeling Natuurkunde en directeur van The Laboratory for Space Research, De Universiteit van Hong Kong en zijn Ph.D. studente juffrouw Fragkou Vasiliki, in samenwerking met University of Manchester en South African Astronomical Observatory, hebben deze eerdere limiet nu officieel verbroken en het bewijs gepakt dat een PNe is voortgekomen uit een ster die is geboren met 5,5 keer de massa van onze zon. Hun tijdschriftartikel "A high-mass planetary nebula in a Galactic open cluster" is zojuist gepubliceerd op: Natuurastronomie 's website.

Maar waarom is dit belangrijk?

Ten eerste, PNe biedt een uniek kijkje in de ziel van de sterevolutie in een laat stadium, onthuld door hun rijke emissielijnspectra die uitstekende laboratoria zijn voor plasmafysica. Pne zijn zichtbaar op grote afstanden waar hun sterke lijnen het mogelijk maken om de grootte te bepalen, expansiesnelheid en leeftijd van de PN en ook het onderzoeken van de fysica en tijdschalen van het verlies van stellaire massa. Ze kunnen ook worden gebruikt om helderheid af te leiden, temperatuur en massa van hun centrale overblijfsel stellaire kernen, en de chemische samenstelling van het uitgestoten gas.

Ten tweede, en sleutel hier, is dat dit een ongekend voorbeeld is van een ster waarvan de bewezen oorspronkelijke "voorloper"-massa dicht bij de theoretische ondergrens van de vorming van supernova's door het instorten van de kern ligt. Onze resultaten zijn het eerste solide bewijs dat de theoretische voorspellingen bevestigt dat sterren met meer dan 5 zonnemassa's daadwerkelijk PNe kunnen vormen. Dit unieke geval biedt de astronomische gemeenschap daarom een ​​belangrijk hulpmiddel voor nieuwe inzichten in stellaire en galactische chemische evolutie.

Maar hoe claimde het team van de Universiteit van Hong Kong en de Universiteit van Manchester de zwaargewichtkroon?

De sleutel was de ontdekking van de PNe in een jonge, galactische open cluster genaamd NGC6067. Het vinden van een PNE die zich in een open cluster bevindt, is een uiterst zeldzame gebeurtenis. Inderdaad, slechts één andere PNe, Van PHR1615-6555 is ooit eerder bewezen dat het op een open sterrenhoop verblijft, maar waarvan de voorloperster een aanzienlijk lagere massa had. interessant, dit was een eerdere ontdekking van hetzelfde geleide team als hier. De bewezen locatie van een PN in een cluster levert belangrijke en belangrijke gegevens op die anders moeilijk te verkrijgen zijn. Dit omvat een nauwkeurige afstand en een schatting van de massa voor het "uitschakelen" van de cluster (d.w.z. de massa die een ster moet hebben gehad toen hij werd geboren om nu te zien evolueren van de hoofdreeks in de cluster van bekende leeftijd). Veel vertrouwen in de PN-clusterassociatie komt van hun zeer consistente radiale snelheden (tot beter dan 1 km/s) in een zichtlijn met een steile snelheids-afstandsgradiënt, gemeenschappelijke afstanden, gemeenschappelijke roodheid en geprojecteerde en nauwe fysieke nabijheid van de PN tot het clustercentrum.

Samengevat zijn onze opwindende resultaten solide bewijs dat theoretische voorspellingen bevestigt dat 5+ zonnemassasterren planetaire nevels kunnen vormen en zijn, zoals verwacht, stikstof rijk. Het clusterlidmaatschap van de PN zorgt voor nieuwe en strakke beperkingen op de onderste massalimiet voor de voorlopermassa van supernovae die instorten van de kern en ook voor het tussenliggende tot hoge massa-uiteinde van de initiële tot uiteindelijke massarelatie van de witte dwerg (IFMR). Het biedt ook een empirische maatstaf voor het evalueren van nucleosynthetische (elementcreatie) voorspellingen voor sterren met een gemiddelde massa. PN BMPJ1613-5406 en zijn cluster NGC6067 zullen de astronomische gemeenschap belangrijke inzichten verschaffen in stellaire en galactische (chemische) evolutie.

De studie is gepubliceerd in Natuurastronomie .