Функция светимости планетарной туманности - Planetary nebula luminosity function
Функция светимости планетарной туманности ( PNLF ) - это вторичный индикатор расстояния, используемый в астрономии . Он использует запрещенную линию [O III] λ5007, обнаруженную во всех планетарных туманностях (PNe), которые являются членами старых звездных популяций ( население II ). Его можно использовать для определения расстояний как до спиральных, так и до эллиптических галактик, несмотря на их совершенно разное звездное население, и он является частью шкалы внегалактических расстояний .
Процедура
Оценка расстояния до галактики с использованием PNLF требует открытия такого объекта в целевой галактике, который виден на λ5007, но не при рассмотрении всего спектра. Эти точки являются кандидатами в PNe, однако есть три других типа объектов, которые также будут иметь такую эмиссионную линию, которую необходимо отфильтровать: области HII , остатки сверхновых и галактики Lyα . После определения PNe для оценки расстояния необходимо измерить их монохроматическую [O III] λ5007 светимость. Остается только статистическая выборка PNe. Затем наблюдаемая функция светимости подгоняется к некоторому стандартному закону.
Наконец, необходимо оценить межзвездное поглощение на переднем плане . Два источника вымирания находятся внутри Млечного Пути и внутреннее вымирание целевой галактики. Первый хорошо известен и может быть взят из таких источников, как карты покраснения, рассчитанные на основе измерений H I и подсчета галактик, или из спутниковых экспериментов IRAS и DIRBE . Более поздний тип поглощения происходит только в галактиках-мишенях, которые являются либо спиральными, либо неправильными . Однако это вымирание трудно измерить. В Млечном Пути масштабная высота PNe намного больше, чем у пыли. Данные наблюдений и модели подтверждают, что это верно и для других галактик, что яркий край PNLF в основном обусловлен PNe перед слоем пыли. Данные и модели подтверждают, что видимая величина внутреннего поглощения галактических PNe составляет менее 0,05 .
Физика процесса
Метод PNLF беспристрастен к металличности . Это потому, что кислород является основным хладагентом туманности; любое снижение его концентрации повышает электронную температуру плазмы и увеличивает количество столкновительных возбуждений, приходящихся на один ион. Это компенсирует меньшее количество излучающих ионов в PNe, что приводит к небольшому изменению эмиссии λ5007. Следовательно, уменьшение плотности кислорода снижает интенсивность исходящей эмиссионной линии [O III] λ5007 примерно на квадратный корень из разницы в содержании. В то же время ядро PNe реагирует на металличность противоположным образом. В случае, когда металличность звезды-прародителя меньше, центральная звезда PNe будет немного массивнее, а ее освещающий ультрафиолетовый поток будет немного больше. Эта добавленная энергия почти точно объясняет уменьшение выбросов PNe. Следовательно, полная светимость [O III] λ5007, создаваемая PNe, практически не коррелирует с металличностью. Это выгодное отрицание согласуется с более точными моделями эволюции PNe. Только в чрезвычайно бедных металлом PNe яркость отсечки PNLF тускнеет более чем на небольшой процент.
Относительную независимость отсечения PNLF от возраста населения понять труднее. Поток [O III] λ5007 PNe напрямую коррелирует с яркостью ее центральной звезды. Кроме того, яркость центральной звезды напрямую зависит от ее массы, а масса центральной звезды напрямую зависит от массы ее прародителя. Однако наблюдение показывает, что снижения яркости не происходит.