Planetarisk nebulosans ljusstyrka funktion

Planetary nebula luminosity function ( PNLF ) är en sekundär avståndsindikator som används inom astronomi . Den använder sig av den förbjudna linjen [O III] λ5007 som finns i alla planetariska nebulosor (PNe) som är medlemmar av de gamla stjärnpopulationerna ( population II ). Den kan användas för att bestämma avstånd till både spiral- och elliptiska galaxer trots deras helt olika stjärnpopulationer och är en del av Extragalactic Distance Scale .

Procedur

Avståndsuppskattningen till en galax som använder PNLF kräver upptäckt av ett sådant objekt i målgalaxen som är synligt vid λ5007 men inte när hela spektrumet beaktas. Dessa punkter är kandidat-PNe, men det finns tre andra typer av objekt som också skulle uppvisa en sådan emissionslinje som måste filtreras bort: HII-regioner , supernovarester och Lyα-galaxer . Efter att PNe har bestämts måste man för att uppskatta ett avstånd mäta deras monokromatiska [O III] λ5007 ljusstyrka. Det som återstår är ett statistiskt urval av PNe. Den observerade luminositetsfunktionen anpassas sedan till någon standardlag.

Slutligen måste man uppskatta den interstellära utrotningen i förgrunden . De två källorna till utrotning kommer från Vintergatan och den interna utrotningen av målgalaxen. Den första är välkänd och kan hämtas från källor som rodnadskartor beräknade från H I- mätningar och galaxräkningar eller från IRAS- och DIRBE -satellitexperiment. Den senare typen av utrotning förekommer endast i målgalaxer som är antingen spiralformiga eller oregelbundna . Denna utrotning är dock svår att mäta. I Vintergatan är skalhöjden för PNe mycket större än dammets. Observationsdata och modeller stödjer att detta gäller för andra galaxer, att den ljusa kanten av PNLF främst beror på PNe framför dammlagret. Data och modeller stöder en skenbar magnitud på mindre än 0,05 av en galaxs PNe.

Fysiken bakom processen

PNLF - metoden är opartisk av metallicitet . Detta beror på att syre är en primär nebulär kylvätska; varje minskning av dess koncentration höjer plasmans elektrontemperatur och höjer mängden kollisionsexcitationer per jon. Detta kompenserar för att ha ett mindre antal emitterande joner i PNe, vilket resulterar i liten förändring i λ5007-emissionerna. Följaktligen sänker en minskning av syretätheten endast den emergenta [O III] λ5007 emissionslinjeintensiteten med ungefär kvadratroten av skillnaden i mängd. Samtidigt reagerar PNe:s kärna på metallicitet på motsatt sätt. I det fall där metalliciteten hos stamstjärnan är mindre, kommer PNe:s centrala stjärna att vara lite mer massiv och dess lysande ultravioletta flöde kommer att vara lite större. Denna tillförda energi står nästan exakt för de minskade utsläppen av PNe. Följaktligen är den totala [O III] λ5007 ljusstyrkan som produceras av en PNe praktiskt taget okorrelerad till metallicitet. Denna fördelaktiga negation överensstämmer med mer exakta modeller av PNe-utveckling. Endast i extremt metallfattig PNe dämpas ljusstyrkan hos PNLF-gränsen med mer än en liten procent.

Det relativa oberoendet av PNLF-gränsen med avseende på befolkningens ålder är svårare att förstå. [O III] λ5007-flödet för en PNe korrelerar direkt med ljusstyrkan hos dess centrala stjärna. Vidare korrelerar ljusstyrkan hos dess centrala stjärna direkt till dess massa och den centrala stjärnans massa varierar direkt i förhållande till dess stamfaders massa. Genom observation visas emellertid att reducerad ljusstyrka inte inträffar.

Anteckningar

• Ciardullo, Robin (januari 2003), Avstånd från planetariska nebulosor , arXiv : astro-ph/0301279 , Bibcode : 2003astro.ph..1279C
• Ciardullo, Robin (juli 2004), The Planetary Nebula Luminosity Function , arXiv : astro-ph/0407290 , Bibcode : 2004astro.ph..7290C
• Ferrarese, Laura; Ford, Holland C.; Huchra, John; Kennicutt, Robert C., Jr.; Mould, Jeremy R.; Sakai, Shoko; Freedman, Wendy L.; Stetson, Peter B.; et al. (2000), "A Database of Cepheid Distance Moduli and Tip of the Red Giant Branch, Globular Cluster Luminosity Function, Planetary Nebula Luminosity Function, and Surface Brightness Fluctuation Data Useful for Distance Determinations", The Astrophysical Journal Supplement Series , 128 ( 2 ) : 431–459, arXiv : astro-ph/9910501 , Bibcode : 2000ApJS..128..431F , doi : 10.1086/313391
• Jacoby, George H. (1 april 1989), "Planetary nebulae as standard candles. I - Evolutionary models", Astrophysical Journal , 339 : 39–52, Bibcode : 1989ApJ...339...39J , doi : 10.1086 167274
•   Schoenberner, D.; Jacob, R.; Steffen, M.; Sandin, C. (augusti 2007), "The evolution of planetary nebulae IV. On the physics of the luminosity function", Astronomy & Astrophysics , 473 (2): 467–484, arXiv : 0708.4292 , Bibcode : A...4073A&... ..467S , doi : 10.1051/0004-6361:20077437 , S2CID 56363650