Descubren la nebulosa planetaria en un cúmulo galáctico de 500 millones de años


Un equipo internacional de astrónomos dirigido por miembros del Laboratorio de Investigación Espacial (LSR) y el Departamento de Física de la Universidad de Hong Kong (HKU), ha descubierto una rara joya celestial, la llamada Nebulosa Planetaria (PN) dentro de un 500 Cúmulo abierto (OC) galáctico de un millón de años llamado M37 (también conocido como NGC2099). Este es un hallazgo muy raro de alto valor astrofísico. Sus hallazgos acaban de publicarse en el Astrophysical Journal Letters de acceso abierto.

Panel izquierdo: una imagen RGB compuesta de color mejorada de 6,5 x 5 minutos de arco de PN IPHASX J055226.2+323724 del sondeo IPHAS (Drew et al. 2005) que confirmamos como miembro físico del cúmulo abierto galáctico M37. Rojo = Hα, Verde = rojo de banda ancha y Azul = banda ancha ‘i’. El CSPN está en un círculo azul. Panel derecho: imagen RGB de 190 x 145 segundos de arco creada a partir de SDSS con rojo = i, verde = r y azul = banda g. Estos datos muestran claramente el tenue CSPN (flechas) en el centro. El norte está arriba y el este está a la izquierda en ambas imágenes. Crédito: The Astrophysical Journal Letters (2022). DOI: 10.3847/2041-8213/ac88c1

Las PNe son las cubiertas brillantes expulsadas de estrellas moribundas que brillan con un rico espectro de líneas de emisión y muestran, como resultado, sus distintos colores y formas que las convierten en imanes fotogénicos para el interés público. No fue una coincidencia que una de las primeras imágenes del telescopio espacial James Webb lanzadas al público fuera una PN.

La PN, con el nombre poco elegante de IPHASX J055226.2+323724, es solo el tercer ejemplo de una asociación entre una PN y una OC de las ~4000 PNe conocidas en nuestra galaxia. También parece ser la PN más antigua jamás encontrada. El pequeño equipo dirigido por el profesor Quentin Parker, director del HKU LSR, ha determinado algunas propiedades interesantes para su descubrimiento: Los autores encontraron que la PN tiene una edad cinemática de 70.000 años. Esta estimación se basa en la rapidez con la que se expande la nebulosa, según se determina a partir de las líneas de emisión de la PN, y suponiendo que esta velocidad se ha mantenido efectivamente igual desde el principio, y es el tiempo transcurrido desde que el anfitrión expulsó por primera vez la capa de la nebulosa, una estrella moribunda Esto se compara con las edades típicas de PN de 5000 a 25 000 años. Es realmente una gran dama en términos de PN, pero por supuesto, un mero abrir y cerrar de ojos en términos de la vida de la estrella original, que se extiende a cientos de millones de años.

Debido a que esta «gran dama» vive en un cúmulo estelar, este entorno permite al equipo determinar poderosos parámetros adicionales que no son posibles para la población galáctica general de PN. Estos incluyen estimar la masa de la estrella progenitora de la PN cuando apagó la secuencia principal estelar, como se deriva de las propiedades observadas de las miles de estrellas en el cúmulo cuando se trazan en el llamado diagrama de magnitud de color. El equipo también puede estimar la masa residual de la estrella central que expulsó el PNe a través de isócronas teóricas y las propiedades observadas de la estrella central azul y caliente. Como resultado, determinaron la masa de la estrella que expulsó la capa gaseosa PN cuando nació, y cuánta masa queda ahora en su núcleo caliente residual que se contrae (que ya es una estrella enana blanca). Los datos recientes de Gaia para la estrella central PN azul y caliente también proporcionan una buena estimación de la distancia, lo que permite determinar el tamaño real de la PN en esta edad extrema en 3,2 parsecs (1 pc equivale a 3,26 años luz) de diámetro, como era de esperar, tal vez también en el extremo de los tamaños físicos de PN conocidos.

Ex doctorado en HKU. El estudiante Dr. Vasiliki Fragkou, primer autor del estudio, dijo: «Estoy muy emocionado de poder trabajar en estos fascinantes casos raros de asociaciones OC-PN porque siguen arrojando importantes resultados científicos, como los tres casos que tenemos». encontrados son PN de mariposa (bipolar) en términos de forma, todos son muy débiles y altamente evolucionados, y todos tienen química Tipo-I de acuerdo con sus líneas de emisión y, por supuesto, todos tienen masas progenitoras intermedias a altas».

El autor correspondiente, el profesor Quentin Parker, dijo: «Este es solo el tercer ejemplo de una PN encontrada en un cúmulo estelar abierto galáctico, y mi grupo ha encontrado los tres ejemplos confirmados. Son increíblemente raros, pero también muy importantes, ya que estos hermosos objetos permiten nos permite determinar de forma independiente puntos en la llamada relación de masa inicial a final (IFMR) para estrellas, una importante relación astrofísica, independientemente del método tradicional de usar enanas blancas en cúmulos. Curiosamente, todos nuestros puntos se encuentran justo debajo de la tendencia IFMR empírica actual. establecido pero se suma a la «torcedura» en esta relación encontrada recientemente en el rango de dos a tres masas solares para la masa progenitora original por Marigo et al. en la revista Nature Astronomy. Nuestros puntos OC-PN se encuentran fortuitamente en regiones actualmente escasamente pobladas del IFMR, haciéndolos aún más valiosos».

El coautor, el profesor Albert Ziljstra, profesor visitante distinguido Hung Hing Ying en ciencia y tecnología en HKU LSR de la Universidad de Manchester, dijo: «Este nuevo resultado implica que la ubicación de una PN en un OC proporciona un entorno adecuado para permitir que la PNe expandirse y desvanecerse sin interrupción por el ISM ambiental (que suele ser mucho más débil en un OC) y no como sería el caso en la galaxia».

Con información de Phys.org

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