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天體物理學家破解行星狀星云中“消失”的硫
發(fā)布時間：2025-12-09 16:57:14 來源：桑間濮上網(wǎng) 作者：休閑
我們團隊制作的一幅現(xiàn)已成為標志性的拼貼畫，展示了22幅著名的天體PNe作品，按照大致的物理實物大小順序以螺旋圖案進行藝術排列。最大的學家行星PNe的表面亮度比最小的暗十萬倍左右，直徑可達3 pc。破解致謝:uux.cn/歐空局/哈勃和美國國家航空航天局、狀星歐洲南方天文臺、云中NOAO/AURA/國家科學基金會。消失
（神秘的天體地球uux.cn）據(jù)香港大學：香港大學（HKU）空間研究實驗室（LSR）的兩名天體物理學家終于解決了一個長達20年的天體物理學難題，該難題涉及在行星狀星云（PNe）中發(fā)現(xiàn)的物理元素硫的含量低于預期，而其他元素和其他類型的學家行星天體物理物體的預期和測量值則低于預期。
長期以來，破解預期的狀星硫含量似乎“在行動中缺失”。然而，云中由于利用了高度準確和可靠的消失數(shù)據(jù)，他們在隱藏于眾目睽睽之下后終于報到。該團隊最近在《天體物理學雜志快報》上報告了他們的發(fā)現(xiàn)。
PNe是垂死恒星短暫的發(fā)光、噴射、氣態(tài)外殼，長期以來，專業(yè)和業(yè)余天文學家都因其多彩多樣的形狀而著迷。與它們的宿主恒星相比，PNe的壽命只有幾萬年，而宿主恒星可能需要數(shù)十億年才能通過PN階段成為白矮星。
因此，PNe提供了恒星垂死掙扎幾乎瞬間的快照。它們是研究后期恒星演化的重要科學窗口，因為它們豐富的發(fā)射線光譜使人們能夠詳細研究它們的化學成分。
神秘的硫異常
過去的研究表明，PNe光譜似乎存在硫元素的不同缺乏。這種不足很難解釋，因為在質(zhì)量更大的恒星中，硫（一種α元素）應該與氧、氖、氬和氯等其他元素同步產(chǎn)生。因此，它的宇宙豐度也應該成正比。
令人驚訝的是，盡管在H II區(qū)域（氫離子化區(qū)域）和藍色致密星系中觀察到硫和氧豐度之間存在很強的相關性，但源自中低質(zhì)量恒星的PNe始終表現(xiàn)出較低的硫含量，從而導致了困擾天文學家數(shù)十年的神秘“硫異常”。
兩個圖的縱軸是硫相對于氫的豐度。左圖-硫異常（藍色點代表PNe，綠色點代表HII地區(qū)和藍色致密星系），其中硫相對于氧顯示。與PNe其他阿爾法元素預期和觀察到的1:1鎖步行為相比，PN測量的分散性較大。右圖:綠點和以前一樣，但這次橙色點是來自VLT銀河中心PN樣本的PNe，硫與氬而不是氧相對應。現(xiàn)在首次看到硫的同步行為，異常幾乎消失的平行軌跡和更緊密的關系。Credit:uux.cn/改編自《天體物理學雜志快報》（2024年）。DOI: 10.3847
解開謎團
譚淑玉畢業(yè)于HKU大學物理學碩士學位，是HKU LSR分校的研究助理，她和她的導師昆汀·帕克教授（LSR的主任）一起使用了一個前所未有的樣本，對位于銀河系中心的大約130個PNe進行了異常高信噪比（S/N）的光譜研究。這個特殊的數(shù)據(jù)集具有最小的背景噪聲，允許對光譜特征進行清晰而詳細的檢查，幫助團隊有效地處理和解決這個謎團。
這些PNe是使用位于智利的世界領先的歐洲南方天文臺（ESO）8米甚大望遠鏡觀測到的。事實證明，這種異常本質(zhì)上是PNe光譜中硫發(fā)射線數(shù)據(jù)質(zhì)量差的結果。發(fā)現(xiàn)使用氧作為其他元素的基本金屬性比較物是不準確的，相反，氬顯示出與硫的氧更強的相關性，并被建議作為金屬性的更可靠指標和合適的比較元素。
智利ESO望遠鏡拍攝的行星狀星云PN NGC 5189。有人說它看起來像中國在太空中的飛龍。圖像:uux.cn/ESO
因此，當一個大的、精心挑選的PNe樣本在大型望遠鏡上以高信噪比進行光譜觀測時，不僅數(shù)據(jù)首次揭示了PNe硫的強烈同步行為，正如其他類型的天體物理物體所看到和預期的那樣，而且異常本身也有效地消失了。
作者有效地駁斥了先前的說法，即行星狀星云中的硫異常是被低估的較高硫電離階段或弱硫線通量的結果。這一發(fā)現(xiàn)強調(diào)了高質(zhì)量數(shù)據(jù)在揭開科學之謎方面的至關重要性。
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