Deux astrophysiciens du Laboratoire de recherche spatiale (LSR) de l'Université de Hong Kong (HKU) ont finalement résolu une énigme astrophysique vieille de 20 ans concernant les quantités plus faibles que prévu de l'élément soufre trouvé dans les nébuleuses planétaires (PNe). par rapport aux attentes et aux mesures d'autres éléments et d'autres types d'objets astrophysiques.
Les niveaux de soufre attendus semblent depuis longtemps "manquer". Cependant, ils se sont finalement présentés au travail après s'être cachés à la vue de tous, grâce à l'exploitation de données très précises et fiables. L'équipe a récemment publié ses découvertes dans The Astrophysical Journal Letters. .
Les PNe sont des enveloppes gazeuses brillantes, éjectées et de courte durée d'étoiles mourantes qui fascinent et enthousiasment depuis longtemps les astronomes professionnels et amateurs avec leurs formes colorées et variées. Les PNe ne vivent que quelques dizaines de milliers d'années par rapport à leurs étoiles hôtes, ce qui peut prendre des milliards d'années avant de passer par la phase PN pour devenir des naines blanches.
Par conséquent, PNe fournit un instantané presque instantané de l’agonie stellaire. Ils constituent une fenêtre scientifique vitale sur l'évolution stellaire à un stade avancé, car leurs riches spectres de raies d'émission permettent des études détaillées de leurs compositions chimiques.
Des études antérieures ont montré que les spectres optiques du PNe semblaient présenter un déficit variable en élément soufre. Ce déficit était difficile à expliquer car le soufre, connu sous le nom d’élément α, devrait être produit en synergie avec d’autres éléments comme l’oxygène, le néon, l’argon et le chlore dans les étoiles plus massives. En conséquence, son abondance cosmique devrait également être directement proportionnelle.
Étonnamment, alors que de fortes corrélations entre les abondances de soufre et d'oxygène ont été observées dans les régions H II (région ionisée de l'hydrogène) et les galaxies bleues compactes, les PNe provenant d'étoiles de masse faible à intermédiaire présentent systématiquement des niveaux de soufre plus faibles, donnant naissance au mystérieux « soufre ». "anomalie" qui rend les astronomes perplexes et agacés depuis des décennies.
Résoudre le mystère
Shuyu Tan, diplômée de HKU MPhil en physique et assistante de recherche à HKU LSR, avec son superviseur, le professeur Quentin Parker, directeur de LSR, a utilisé un échantillon sans précédent de spectres optiques signal/bruit (S/B) exceptionnels pour environ 130 PNe situé au centre de notre galaxie. Cet ensemble de données exceptionnel présentait un bruit de fond minimal, permettant un examen clair et détaillé des caractéristiques spectrales, aidant ainsi l'équipe à aborder et résoudre efficacement le mystère.
Ces PNe ont été observés à l’aide du très grand télescope de 8 m de l’Observatoire européen austral (ESO), de renommée mondiale, au Chili. Il s’avère que l’anomalie était essentiellement due à la mauvaise qualité des données sur les raies d’émission de soufre dans les spectres PNe. Il a été constaté que l'utilisation de l'oxygène comme comparateur de métallicité de base par rapport à d'autres éléments n'était pas précise, et à la place, l'argon a démontré une corrélation plus forte avec l'oxygène pour le soufre et a été suggéré comme un indicateur plus fiable de la métallicité et un élément de comparaison approprié.
Ainsi, lorsqu'un grand échantillon soigneusement sélectionné de PNe est observé spectroscopiquement à un rapport S/N élevé sur un grand télescope, non seulement les données révèlent pour la première fois un fort comportement de verrouillage du soufre dans le PNe, comme on le voit et s'attend pour d'autres types. d'objets astrophysiques, mais l'anomalie elle-même a effectivement disparu.
Les auteurs ont effectivement réfuté les affirmations précédentes suggérant que l'anomalie du soufre dans les nébuleuses planétaires était le résultat d'étapes d'ionisation du soufre plus élevées sous-estimées ou de faibles flux de raies de soufre. Cette découverte souligne l'importance cruciale de données de haute qualité pour percer les mystères scientifiques.
Plus d'informations : Shuyu Tan et al, Où ou où disparaît l'anomalie du soufre dans les nébuleuses planétaires ? Les lettres du journal astrophysique (2024). DOI :10.3847/2041-8213/ad1ed9
Fourni par l'Université de Hong Kong
