Research press release

裏返しになった星雲が「よみがえった」星を取り囲む

Nature Astronomy

Inside-out nebula surrounds ‘born-again’ star

白色矮星を取り囲んでいる電離物質である惑星状星雲で、構造的に「裏返し」になっているものを発見したことを報告する論文が、今週掲載される。このような反転は、星が「よみがえり現象」を起こして、星の表面から物質を放出し、星雲の物質に衝撃波を与えたことが原因で生じたと考えられる。

低質量星が進化するにつれ、星は一般に外層を放出し、「ウインド」を形成する。星は、赤色巨星の段階から白色矮星に移行するにつれて高温となり、周囲のウインドに含まれる物質を電離させ始める。これによって、星に近い所にあるガス状の物質は強く電離するが、遠方のガスはそれほど電離しない。

ところが今回、Martin Guerreroたちが惑星状星雲HuBi 1を調べたところ、通常とは逆の状態にあることを見いだした。HuBi 1の内側の領域はさほど電離しておらず、外側の領域がより電離していたのだ。また、著者たちは中心の星を解析することで、中心星は意外にも低温で、その可視領域における光度が過去50年間にわたって急速に減少したことを明らかにしている。

Guerreroたちは、内側の星雲は、恒星の進化で通常は見られないほど遅い段階で物質を放出する星によって引き起こされた衝撃波の通過によって励起されたと提案している。星の物質は、冷却されて塵を形成し、星を隠した。中心星からの電離した光子が放出されない場合、外側の星雲は再結合し始め、中性となる。HuBi 1は太陽とほぼ同程度の質量であるため、この発見は太陽系の将来の姿を垣間見ている可能性があると、Guerreroたちは結論付けている。

The discovery of a structurally ‘inside-out’ planetary nebula - the ionized material that surrounds white dwarf stars - is reported online this week in Nature Astronomy. The inversion is thought to have resulted from the star undergoing a ‘born-again event’, ejecting material from its surface and shock-exciting the nebular material.

As low-mass stars age, they typically shed their outer layers, forming a ‘wind’. As the star transitions from its red giant phase to become a white dwarf, it grows hotter, and starts ionizing the material in the surrounding wind. This causes the gaseous material closer to the star to become highly ionized, while gas further out is less so.

Studying the planetary nebula HuBi 1, however, Martin Guerrero and colleagues find the reverse: HuBi 1’s inner regions are less ionized, and the outer regions more. Analysing the central star, the authors show that it is surprisingly cool, and that its optical brightness has diminished rapidly over the past 50 years.

The authors suggest that the inner nebula was excited by the passage of a shockwave caused by the star ejecting matter unusually late in its evolution. The stellar material cooled to form dust, obscuring the star. In the absence of ionizing photons from the central star, the outer nebula has begun recombining - becoming neutral. The authors conclude that, as HuBi 1 was roughly the same mass as the Sun, this finding provides a glimpse of a potential future for our star system.

doi: 10.1038/s41550-018-0551-8

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