Dos astrofísicos del Laboratorio de Investigación Espacial (LSR) de la Universidad de Hong Kong (HKU) finalmente han resuelto un enigma astrofísico de 20 años de antigüedad relacionado con las cantidades inferiores a las esperadas del elemento azufre que se encuentra en las nebulosas planetarias (PNe). en comparación con expectativas y mediciones de otros elementos y otros tipos de objetos astrofísicos.
Los niveles esperados de azufre parecen desde hace mucho tiempo "desaparecer en acción". Sin embargo, ahora finalmente se han presentado a trabajar después de esconderse a plena vista, como resultado de aprovechar datos altamente precisos y confiables. El equipo informó recientemente sus hallazgos en The Astrophysical Journal Letters. .
Las PNe son los velos gaseosos, brillantes y de corta duración de estrellas moribundas que han fascinado y entusiasmado durante mucho tiempo a los astrónomos profesionales y aficionados por igual con sus formas coloridas y variadas. Las PNe viven sólo unas pocas decenas de miles de años en comparación con sus estrellas anfitrionas, lo que puede tardar miles de millones de años antes de pasar por la fase PN en su camino hacia convertirse en enanas blancas.
En consecuencia, PNe proporciona una instantánea casi instantánea de la agonía de la muerte estelar. Son una ventana científica vital a la evolución estelar en las últimas etapas, ya que sus ricos espectros de líneas de emisión permiten estudios detallados de sus composiciones químicas.
Estudios anteriores demostraron que los espectros ópticos de PNe parecían tener un déficit variable del elemento azufre. Este déficit era difícil de explicar porque el azufre, conocido como elemento α, debería producirse junto con otros elementos como oxígeno, neón, argón y cloro en estrellas más masivas. Como resultado, su abundancia cósmica también debería ser directamente proporcional.
Sorprendentemente, si bien se han observado fuertes correlaciones entre la abundancia de azufre y oxígeno en las regiones H II (región ionizada por hidrógeno) y en las galaxias compactas azules, las PNe que se originan en estrellas de masa baja a intermedia exhiben consistentemente niveles de azufre más bajos, dando lugar al misterioso "azufre". anomalía" que ha dejado perplejos y molesto a los astrónomos durante décadas.
Resolviendo el misterio
Shuyu Tan, graduada de HKU MPhil en Física y asistente de investigación en HKU LSR, junto con su supervisor, el profesor Quentin Parker, director de LSR, utilizaron una muestra sin precedentes de espectros ópticos de señal a ruido (S/N) excepcionalmente altos durante aproximadamente 130 PNe ubicado en el centro de nuestra galaxia. Este conjunto de datos excepcional tenía un ruido de fondo mínimo, lo que permitió un examen claro y detallado de las características espectrales, lo que ayudó al equipo a abordar y resolver el misterio de manera efectiva.
Estos PNe se observaron utilizando el Very Large Telescope de 8 m del Observatorio Europeo Austral (ESO), líder mundial en Chile. Resulta que la anomalía fue esencialmente el resultado de la mala calidad de los datos de las líneas de emisión de azufre en los espectros PNe. Se descubrió que el uso de oxígeno como comparador de metalicidad base con otros elementos no era exacto y, en cambio, el argón demostró una correlación más fuerte con el oxígeno para el azufre y se ha sugerido como un indicador más confiable de metalicidad y un elemento de comparación adecuado.
Entonces, cuando se observa espectroscópicamente una muestra grande y cuidadosamente seleccionada de PNe a alta S/N en un gran telescopio, los datos no solo revelaron por primera vez un fuerte comportamiento sincronizado del azufre en PNe, como se vio y se esperaba para otros tipos. de objetos astrofísicos, pero la anomalía en sí efectivamente desapareció.
Los autores han refutado efectivamente afirmaciones anteriores que sugerían que la anomalía del azufre en las nebulosas planetarias era el resultado de etapas de ionización de azufre superiores subestimadas o flujos débiles en las líneas de azufre. Este hallazgo subraya la importancia crítica de los datos de alta calidad para desentrañar los misterios científicos.
Más información: Shuyu Tan et al, ¿Adónde o marchita la anomalía del azufre en las nebulosas planetarias? Las cartas del diario astrofísico (2024). DOI:10.3847/2041-8213/ad1ed9
Proporcionado por la Universidad de Hong Kong
