Las estrellas moribundas que se desprenden de sus envolturas exteriores para formar las hermosas pero enigmáticas "nebulosas planetarias" (PNe) tienen un nuevo campeón de peso pesado, el inocuamente llamado PNe BMP1613-5406. Las estrellas masivas viven rápido y mueren jóvenes explotando como poderosas supernovas después de solo unos pocos millones de años. Sin embargo, la gran mayoría de estrellas, incluido nuestro propio sol, tienen una masa mucho menor y pueden vivir muchos miles de millones de años antes de pasar por una fase de PNe breve pero gloriosa. Las PNe se forman cuando solo queda una pequeña fracción de hidrógeno no quemado en el núcleo estelar. La presión de la radiación expulsa gran parte de este material y el núcleo estelar caliente puede atravesarlo. Esto ioniza la cubierta previamente expulsada creando un PNe y proporcionando un registro fósil visible y valioso del proceso de pérdida de masa estelar (los PNe no tienen nada que ver con los planetas, pero adquirieron este nombre porque sus esferas brillantes de gas ionizado alrededor de sus estrellas centrales calientes se parecían a planetas a primeros observadores).

PNe teóricamente derivan de estrellas en el rango de 1-8 veces la masa del sol, lo que representa el 90% de todas las estrellas más masivas que el sol. Sin embargo, hasta ahora, Se ha demostrado que las PNe se derivan de estrellas nacidas con solo 1-3 veces la masa de nuestro sol. Profesor Quentin Parker, Departamento de Física y Director del Laboratorio de Investigaciones Espaciales, La Universidad de Hong Kong y su Ph.D. estudiante señorita Fragkou Vasiliki, en colaboración con la Universidad de Manchester y el Observatorio Astronómico de Sudáfrica, ahora hemos roto oficialmente este límite anterior y hemos obtenido la prueba de que un PNe ha emergido de una estrella nacida con 5,5 veces la masa de nuestro sol. Su artículo de revista "Una nebulosa planetaria de gran masa en un cúmulo abierto galáctico" acaba de ser publicado en Astronomía de la naturaleza sitio web.

Pero ¿Por qué es importante?

Primeramente, Los PNe brindan una ventana única al alma de la evolución estelar en etapa tardía revelada por sus ricos espectros de líneas de emisión que son excelentes laboratorios para la física del plasma. Los PNe son visibles a grandes distancias donde sus líneas fuertes permiten determinar el tamaño, velocidad de expansión y edad de la PN y también sondear la física y las escalas de tiempo de la pérdida de masa estelar. También se pueden utilizar para derivar luminosidad, temperatura y masa de sus núcleos estelares remanentes centrales, y la composición química del gas expulsado.

En segundo lugar, y clave aquí, es que este es un ejemplo sin precedentes de una estrella cuya masa "progenitora" original probada está cerca del límite inferior teórico de la formación de supernovas de colapso del núcleo. Nuestros resultados son la primera evidencia sólida que confirma las predicciones teóricas de que más de 5 estrellas de masa solar pueden formar PNe. Por lo tanto, este caso único proporciona a la comunidad astronómica una herramienta importante para obtener nuevos conocimientos sobre la evolución química estelar y galáctica.

Pero, ¿cómo el equipo de la Universidad de Hong Kong y la Universidad de Manchester se adjudicó la corona de peso pesado?

La clave fue el descubrimiento del PNe en un joven, cúmulo abierto galáctico llamado NGC6067. Encontrar un PNe que resida en un cúmulo abierto es un evento extremadamente raro. En efecto, solo otra PNe, Se ha demostrado previamente que PHR1615-6555 reside en un cúmulo abierto, pero cuya estrella progenitora tenía una masa considerablemente menor. Curiosamente, este fue un descubrimiento anterior del mismo equipo dirigido que aquí. La ubicación probada de una NP en un clúster proporciona datos clave e importantes que son difíciles de adquirir de otra manera. Esto incluye una distancia precisa y una estimación de masa de "desactivación" del cúmulo (es decir, la masa que debe haber tenido una estrella cuando nació para que ahora se la vea evolucionando a partir de la secuencia principal en el cúmulo de edad conocida). La alta confianza en la asociación PN-cúmulo proviene de sus velocidades radiales altamente consistentes (superiores a 1 km / s) en una línea de visión con un gradiente pronunciado de velocidad-distancia, distancias comunes, enrojecimiento común y proximidad física proyectada y cercana de la NP al centro del clúster.

En resumen, nuestros emocionantes resultados son evidencia sólida que confirma las predicciones teóricas de que más de 5 estrellas de masa solar pueden formar nebulosas planetarias y son, como se esperaba, rico en nitrógeno. La pertenencia al cúmulo de la PN proporciona restricciones frescas y estrictas sobre el límite de masa inferior para la masa progenitora de supernovas de colapso del núcleo y también para el extremo de masa intermedia a alta de la relación de masa inicial a final de la enana blanca (IFMR). También proporciona un punto de referencia empírico para evaluar predicciones nucleosintéticas (creación de elementos) para estrellas de masa intermedia. PN BMPJ1613-5406 y su cúmulo NGC6067 proporcionarán a la comunidad astronómica información importante sobre la evolución estelar y galáctica (química).

El estudio se publica en Astronomía de la naturaleza .