説明：星が生命を可能にする炭素をどのように提供したか

星が死ぬと、炭素を含むさまざまな元素が周囲に放出されます。白色矮星に関する新しい研究は、天の川を炭素で豊かにした星のサイズ制限を設定します

新しい研究では、この星団の白色矮星を分析しました。 NGC 7789と呼ばれ、約8,000光年離れています。 18世紀後半に発見した天文学者のカロライン・ルクレティア・ハーシェルにちなんで、カロライン・ローズとも呼ばれます。 （クレジット：NASA経由のギヨームSeigneuret）

炭素は生命に不可欠です。それは、生物が必要とするすべての複雑な有機分子の単純な構成要素です。天の川のすべての炭素は、元素を周囲に放出した死にかけている星から来たことが知られています。しかし、まだ議論されているのは、どのような星が大きな貢献をしたかということです。

現在、ある研究により、私たちの銀河の炭素の起源に関する新しい洞察が得られました。国際的な研究者チームによって「ネイチャーアストロノミー」に掲載され、 研究は白色矮星の分析です —死後の星の密集した残骸。

炭素はどのようにして星から生まれますか？

ほとんどの星は、最も重い星を除いて、白色矮星に変わる運命にあります。巨大なものが死ぬとき、彼らは超新星として知られている壮大な強打で行きます。低質量星と大質量星はどちらも、生命を終える前に灰を周囲に放出します。そして、これらの灰には、炭素を含む多くの異なる化学元素が含まれています。

低質量星と大質量星の両方で、炭素はトリプルアルファ反応、つまり、研究の筆頭著者であるイタリアのパドヴァ大学のパオラマリゴの3つのヘリウム核の融合によって、深くて熱い内部で合成されます。言った このウェブサイト 、 メールで。

低質量の星では、新しく合成された炭素は、巨大なガスの泡を介して[内部から]表面に輸送され、そこから恒星風を介して宇宙に注入されます。巨大な星は、主に超新星爆発の前に、強力な恒星風を経験するときに、星間物質を炭素で豊かにします、と彼女は言いました。

天体物理学者が議論しているのは、天の川の炭素が白色矮星になる前の低質量星に由来するのか、それとも超新星として爆発する前の大質量星の風に由来するのかということです。新しい研究は、白色矮星が天の川の炭素の起源にもっと光を当てる可能性があることを示唆しています。

それで、研究は何を見つけましたか？

2018年8月から9月にかけて、ハワイのケック天文台で、研究者たちは天の川の開いた星団に属するいくつかの白色矮星を分析しました。彼らは白色矮星の質量を測定し、出生時の質量を導き出し、そこから、星のライフサイクル全体の情報を統合する重要な天体物理学的尺度である初期-最終質量関係を計算しました。

彼らは、この関係がトレンドに逆行していることを発見しました—誕生時に星が大きくなればなるほど、白色矮星はその死に残されました。 …私たちは予期せぬ、そしてある意味で奇妙な結果に見舞われました。それらの白色矮星の質量は、これまでの天体物理学者が信じていたものよりも著しく大きかったのです。さらに驚くべきことに、それらの包含が線形成長を壊し、関係に一種の小さな波紋を導入し、2つの太陽質量付近の初期質量で小さなねじれがピークに達することに気づきました。Marigoは研究論文に関する記事で「Nature」について書いています。

これまでのところ、私たちの銀河でおよそ15億年前に生まれた星は、私たちの太陽の約60〜65％の質量の白色矮星を生み出したと考えられていました。代わりに、彼らは死んで、より巨大なコンパクトな残骸、約70-75％の太陽質量を残していることがわかりました。

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これを説明するものは何ですか？

彼らの解釈では、マリゴと同僚は、炭素が私たちの銀河の星によっていつどのように生成されるかについて厳しい制約を課し、46億年前に太陽とその惑星系が形成された原料に閉じ込められてしまいました。

彼らの人生の最後の段階で、約2太陽質量であった星は、それらの熱い内部で新しい炭素原子を生成し、それらを表面に運び、そして最終的にそれらを穏やかな恒星風を通して星間物質に広げました。私たちの詳細な恒星モデルは、炭素が豊富な外側のマントルの剥ぎ取りが、これらの星の中心核である将来の白色矮星がかなり大量に成長するのに十分ゆっくりと起こったことを示しています、とマリゴは書いています。

小さなキンクの周りの最初と最後の質量関係の分析から、研究者たちは天の川に炭素をもたらした星のサイズ範囲について結論を出しました。 2つの太陽質量よりも重い星も、銀河系の炭素の濃縮に貢献しました。 1.65太陽質量よりも小さい星はそうではありませんでした。言い換えれば、1.65-Msun [太陽の質量の1.65倍]は、星が死んだときに炭素が豊富な灰を広げるための最小質量を表している、とMarigoは書いています。

これは、既存の炭素濃縮理論とどのように比較されますか？

実際、私たちの研究はどちらのシナリオにも賛成していない、とマリゴはインディアンエクスプレスに語った。両方のソース（低質量星と大質量星）が、さまざまな割合で寄与した可能性があります（まだ不確かです）。低質量の星で炭素を生成するための最小初期質量を固定したことは、パズルのピースを組み立てるのに役立つため、貴重な結果であると彼女は言いました。

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