Research press release


Nature Astronomy

Astronomy: Illuminating the creation of the Southern Ring Nebula

「南のリング星雲」のリング形状や詳細なフィラメント構造の形成に、少なくとも4個の星が関係していることを報告する論文が、今週Nature Astronomyに掲載される。この発見は、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)で得られたデータの分析に基づいている。

惑星状星雲は、太陽と同程度の質量を持つ星が進化して、温度が下がり、外層の物質の層が剥がれて、これがゆっくりと外側に広がっていくことで形成される。星がさらに進化すると、超高温の白色矮星が形成され、この白色矮星は、形成初期の星から放出された物質を照らすようになる。南のリング星雲(NGC 3132)内部には、リング状構造の中心付近に、白色矮星と、可視光で光る伴星を確認できる。

Orsola De Marco たちは今回、南のリング星雲をより詳しく調べるため、JWSTの近赤外線カメラや中赤外線観測機器によって得られたデータを解析した。中心部の星と星雲のいくつかの観測された特性をモデル化することによって、2つの星がそれらのみでは星雲を形成できないことを見いだした。著者たちは、この星雲のまさに中心部を分析したところ、塵に富んだ円盤内部に少なくとも2つの星(白色矮星と1つの未知の星)が隠されており、それらが主に星雲を形成した証拠を発見した。JWSTによって初めて撮影された星雲の外側の円弧状の特徴は、内側の2個の星の近くを別の星が軌道運動することを示唆するが、この星も直接的には見ることはできない。


At least four stars were responsible for creating the ring shape and the detailed filamentary structures of the Southern Ring Nebula, a paper published in Nature Astronomy this week proposes. The findings are based on an analysis of data from the James Webb Space Telescope (JWST).

Planetary nebulae are created when stars similar in mass to our Sun develop, cool down, and shed their outer layers of material, which gradually expand outwards. Further stellar evolution creates an ultra-hot white dwarf star, which then begins to illuminate the cast-off material from the star’s earlier life. Within the Southern Ring Nebula (NGC 3132), the white dwarf and a visual companion can be seen close to the centre of the ring structure.

To explore the Southern Ring Nebula in greater detail, Orsola De Marco and colleagues analysed data from JWST’s Near-Infrared Camera and Mid-Infrared Instrument, and by modelling several observed characteristics of the central stars and the nebula, found that the two stars cannot have shaped the nebula by themselves. When the authors analysed the very centre of the nebula they found evidence of at least two stars hidden within a dusty disk — the white dwarf and one other previously unknown star — which primarily would have shaped the nebula. Arc-like features imaged for the first time by JWST in the outer nebula imply that another star orbits close to the inner two, although it too is not directly seen.

The authors suggest these findings indicate that the stellar system that led to the Southern Ring Nebula contained at least four stars. They suggest further JWST data will aid our general understanding of the astrophysical processes that lead to the formation of planetary nebulae.

doi: 10.1038/s41550-022-01845-2


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