설명: 별이 생명을 가능하게 하는 탄소를 제공한 방법

별은 죽으면 탄소를 비롯한 다양한 원소를 주변으로 방출한다. 백색 왜성에 대한 새로운 연구는 탄소로 은하수를 풍부하게 만든 별의 크기 제한을 설정합니다.

새로운 연구는 이 성단의 백색 왜성을 분석했습니다. NGC 7789라고 불리는 이 별은 약 8,000광년 떨어져 있습니다. 그것은 또한 18세기 후반에 그것을 발견한 천문학자 Caroline Lucretia Herschel의 이름을 따서 Caroline의 장미라고 불립니다. (제공: NASA를 통한 Guillaume Seigneuret)

탄소는 생명체에 필수적입니다. 탄소는 유기체가 필요로 하는 모든 복잡한 유기 분자의 단순한 빌딩 블록입니다. 우리은하의 모든 탄소는 죽어가는 별에서 온 것으로 알려져 있으며, 이 별들은 원소를 주변으로 방출합니다. 그러나 논쟁의 여지가 남아있는 것은 어떤 종류의 스타가 주요 기여를했는지입니다.

이제 한 연구는 우리 은하의 탄소 기원에 대한 새로운 통찰력을 제공했습니다. 국제 연구팀이 'Nature Astronomy'에 게재한 이 연구는 백색 왜성에 대한 분석입니다. — 별이 죽은 후의 조밀한 잔해.

탄소는 어떻게 별에서 왔습니까?

가장 무거운 별을 제외한 대부분의 별은 백색 왜성이 될 운명입니다. 거대한 것들이 죽으면 초신성으로 알려진 장엄한 폭발과 함께 움직입니다. 질량이 작은 별과 무거운 별은 모두 수명을 다하기 전에 주변으로 재를 뿜어냅니다. 그리고 이 재에는 탄소를 비롯한 다양한 화학 원소가 포함되어 있습니다.

질량이 작은 별과 무거운 별 모두에서 탄소는 삼중 알파 반응, 즉 3개의 헬륨 핵 융합을 통해 깊고 뜨거운 내부에서 합성된다고 이 연구의 주저자인 이탈리아 파도바 대학의 Paola Marigo는 말했다 이 웹사이트 , 이메일로.

저질량 별에서 새로 합성된 탄소는 거대한 가스 거품을 통해 [내부에서] 표면으로 이동하고 거기에서 항성풍을 통해 우주로 주입됩니다. 그녀는 질량이 큰 별은 초신성 폭발 이전에 탄소로 성간 매질을 풍부하게 하고 강력한 항성풍을 경험하기도 한다고 말했습니다.

천체 물리학자들이 논쟁하는 것은 우리 은하의 탄소가 백색 왜성이 되기 전의 저질량 별에서 유래했는지, 아니면 초신성으로 폭발하기 전에 무거운 별의 바람에서 유래했는지에 대한 것입니다. 새로운 연구에 따르면 백색 왜성은 은하수에서 탄소의 기원에 대해 더 많은 정보를 제공할 수 있습니다.

그래서, 연구는 무엇을 찾았습니까?

2018년 8월과 9월 사이에 하와이의 켁 천문대에서 연구원들은 우리은하의 산개성단에 속하는 백색왜성을 분석했습니다. 그들은 백색 왜성의 질량을 측정하고 태어날 때의 질량을 도출했으며, 거기에서 초기-최종 질량 관계를 계산했습니다. 이것은 별의 전체 수명 주기에 대한 정보를 통합하는 핵심 천체 물리학적 측정값입니다.

그들은 그 관계가 경향을 거스른다는 것을 발견했습니다. 즉, 태어날 때 별이 더 무거울수록 죽을 때 더 많은 백색 왜성이 남게 된다는 것입니다. … 우리는 예상치 못한, 그리고 어떤 면에서는 기이한 결과에 충격을 받았습니다. 그 백색 왜성의 질량은 지금까지 천체 물리학자들이 믿었던 것보다 훨씬 더 큽니다. 더욱 놀라운 것은, 마리고가 연구 논문에 대한 기사에서 'Nature'에 대해 쓴 'Nature'에 대해 쓴 것보다 더 놀라운 것은, 그것들의 포함이 선형 성장을 깨뜨리고 관계에 일종의 작은 파문을 일으키고, 초기 질량에서 약 2 태양 질량에서 정점을 이루는 약간의 꼬임이라는 것을 깨달았다는 것입니다.

지금까지 우리 은하에서 약 15억 년 전에 태어난 별들은 우리 태양 질량의 약 60-65%인 백색 왜성을 생성한 것으로 생각되었습니다. 대신, 태양 질량의 약 70-75%인 더 크고 조밀한 잔해를 남기고 죽은 것으로 밝혀졌습니다.

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이것을 설명하는 것은 무엇입니까?

그들의 해석에서 Marigo와 동료들은 탄소가 우리 은하의 별들에 의해 언제 어떻게 생성되었는지에 대해 엄격한 제약을 가하고 결국 46억 년 전에 태양과 행성계가 형성된 원료 물질에 갇히게 되었습니다.

일생의 마지막 단계에서 태양 질량의 약 2배에 달하는 별은 뜨거운 내부에서 새로운 탄소 원자를 생성하여 표면으로 운반하고 마침내 부드러운 항성풍을 통해 성간 매개체로 퍼뜨렸습니다. 우리의 상세한 항성 모델은 탄소가 풍부한 외부 맨틀의 벗겨짐이 이 별들의 중심 핵, 즉 미래의 백색 왜성의 질량이 상당히 커질 수 있을 만큼 충분히 천천히 일어났음을 나타냅니다.

작은 꼬임 주위의 초기-최종 질량 관계 분석에서 연구원들은 은하수에 탄소를 제공한 별의 크기 범위에 대한 결론을 도출했습니다. 2 태양 질량보다 더 무거운 별들도 은하계의 탄소 농축에 기여했습니다. 1.65 태양 질량보다 덜 무거운 별은 그렇지 않았습니다. 다시 말해서 1.65-Msun[태양 질량의 1.65배]은 별이 죽을 때 탄소가 풍부한 재를 퍼뜨리는 최소 질량을 나타낸다고 Marigo는 썼습니다.

기존의 탄소 농축 이론과 비교하면 어떻습니까?

실제로 우리 연구는 두 시나리오 모두에 찬성하지 않는다고 Marigo는 Indian Express에 말했습니다. 두 출처(낮은 질량과 무거운 별)는 서로 다른 비율로 기여했을 가능성이 있습니다(아직 불확실). 낮은 질량의 별에서 탄소 생성을 위한 최소 초기 질량을 고정한 것은 퍼즐 조각을 맞추는 데 도움이 되기 때문에 귀중한 결과라고 그녀는 말했습니다.

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