Entdeckung des ältesten sichtbaren planetarischen Nebels, der von einem 500 Millionen Jahre alten Galaxienhaufen beherbergt wird

Ein internationales Team von Astronomen unter der Leitung von Mitgliedern des Laboratory for Space Research (LSR) und des Department of Physics der University of Hong Kong (HKU) hat ein seltenes himmlisches Juwel entdeckt – einen sogenannten Planetarischen Nebel (PN) in einem 500 Millionen Jahre alten galaktischen offenen Sternhaufen (OC) namens M37 (auch bekannt als NGC2099). Dies ist ein sehr seltener Fund von hohem astrophysikalischem Wert. Ihre Ergebnisse wurden gerade im Open Access veröffentlicht Astrophysikalische Zeitschriftenbriefe.

PNe sind die ausgestoßenen, leuchtenden Hüllen sterbender Sterne, die mit einem reichen Emissionslinienspektrum leuchten und infolgedessen ihre unterschiedlichen Farben und Formen zeigen, die sie zu fotogenen Magneten für das öffentliche Interesse machen. Es war kein Zufall, dass eines der ersten Bilder des James-Webb-Weltraumteleskops, das der Öffentlichkeit zugänglich gemacht wurde, ein PN war.

Der PN mit dem plumpen Namen IPHASX J055226.2+323724 ist nur das dritte Beispiel einer Assoziation zwischen einem PN und einem OC von den etwa 4.000 in unserer Galaxie bekannten PNe. Es scheint auch das älteste jemals gefundene PN zu sein. Das kleine Team um Professor Quentin Parker, Direktor der HKU LSR, hat für ihre Entdeckung einige interessante Eigenschaften ermittelt: Die Autoren fanden heraus, dass das PN ein kinematisches Alter von 70.000 Jahren hat. Diese Schätzung basiert darauf, wie schnell sich der Nebel ausdehnt, wie aus den PN-Emissionslinien bestimmt, und unter der Annahme, dass diese Geschwindigkeit seit Beginn praktisch gleich geblieben ist, und ist die Zeit, die vergangen ist, seit die Nebelhülle zum ersten Mal vom Wirt ausgestoßen wurde, a sterbender Stern. Dies steht im Vergleich zu einem typischen PN-Alter von 5.000–25.000 Jahren. Es ist wirklich eine großartige alte Dame in PN-Begriffen, aber natürlich nur ein Wimpernschlag in Bezug auf das Leben des ursprünglichen Sterns selbst, das sich auf Hunderte von Millionen von Jahren erstreckt.

Da diese „große alte Dame“ in einem Sternhaufen lebt, ermöglicht diese Umgebung dem Team, leistungsstarke zusätzliche Parameter zu bestimmen, die für die allgemeine galaktische PN-Population nicht möglich sind. Dazu gehört die Schätzung der Masse des Vorläufersterns des PN, als er die stellare Hauptreihe abschaltete, wie sie aus den beobachteten Eigenschaften der Tausenden von Sternen im Haufen abgeleitet wird, wenn sie in einem sogenannten Farb-Helligkeits-Diagramm dargestellt werden. Das Team kann auch die Restmasse des Zentralsterns, der das PNe ausgestoßen hat, über theoretische Isochronen und beobachtete Eigenschaften des heißen, blauen Zentralsterns abschätzen. Als Ergebnis bestimmten sie die Masse des Sterns, der bei seiner Geburt die gasförmige PN-Hülle ausgestoßen hat, und wie viel Masse jetzt in seinem verbleibenden, sich zusammenziehenden heißen Kern verbleibt (der bereits ein Weißer Zwergstern ist). Neue Gaia-Daten für den heißen, blauen PN-Zentralstern liefern ebenfalls eine gute Entfernungsschätzung, wodurch die tatsächliche Größe des PN in diesem extremen Alter mit 3,2 Parsec (1pc entspricht 3,26 Lichtjahren) im Durchmesser bestimmt werden kann – wenig überraschend, vielleicht auch bei äußerstes Ende bekannter physikalischer PN-Größen.

Ehemaliger HKU-Doktorand Die Studentin Dr. Vasiliki Fragkou, die Erstautorin der Studie, sagte: „Ich bin so aufgeregt, an diesen faszinierenden seltenen Fällen von OC-PN-Assoziationen arbeiten zu können, weil sie immer wieder wichtige wissenschaftliche Ergebnisse hervorbringen, wie alle drei Fälle, die wir haben gefunden wurden, sind Schmetterlings-PN (bipolar) in Bezug auf die Form, alle sind sehr schwach und hoch entwickelt, und alle haben Typ-I-Chemie gemäß ihren Emissionslinien, und natürlich haben alle mittlere bis hohe Vorläufermassen.

Der korrespondierende Autor Professor Quentin Parker sagte: „Dies ist erst das dritte Beispiel eines PN, das in einem galaktischen offenen Sternhaufen gefunden wurde, und meine Gruppe hat alle drei bestätigten Beispiele gefunden. Sie sind unglaublich selten, aber auch sehr wichtig, da diese schönen Objekte dies zulassen uns unabhängig von der traditionellen Methode der Verwendung von Weißen Zwergen in Haufen unabhängig von der traditionellen Methode der Verwendung von Weißen Zwergen in Haufen Punkte auf der sogenannten Initial-to-Final-Massenbeziehung (IFMR) für Sterne zu bestimmen.Interessanterweise liegen alle unsere Punkte derzeit knapp unter dem empirischen IFMR-Trend festgestellt, aber zu dem „Knick“ in dieser Beziehung hinzu, der kürzlich von Marigo et al Naturastronomie Tagebuch. Unsere OC-PN-Punkte befinden sich zufällig in derzeit dünn besiedelten Regionen der IFMR, was sie noch wertvoller macht.“

Co-Autor Professor Albert Ziljstra, Hung Hing Ying Distinguished Visiting Professor in Science and Technology an der HKU LSR von der University of Manchester, sagte: „Dieses neue Ergebnis impliziert, dass die Position eines PN in einem OC eine geeignete Umgebung bietet, um den PNe zuzulassen ohne Störung durch das Umgebungs-ISM (das in einem OC normalerweise viel schwächer ist) auszudehnen und zu verblassen, und nicht wie es in der Galaxie der Fall wäre.