天文学家破解行星状星云的“硫失”之谜
记者2月15日获悉，来自香港大学太空研究实验室的科研人员，找到了一个困扰天体物理学家长达20年的难题的可能答案。利用高信噪比的可见光波段发射谱数据，他们成功揭示行星状星云中硫元素“失踪”的秘密。相关研究成果在线发表于《天体物理学杂志快报》。
当恒星生命结束时，它们会将物质喷射到太空中，形成沙漏状或蝴蝶状结构。这些美丽的恒星遗迹被天文学家称为行星状星云。二十年来，为什么行星状星云中硫元素的丰度低于预期，一直困扰着天体物理学界。
与它们的宿主恒星相比，行星状星云的寿命只有几万年，而宿主恒星却须经历数十亿年方可步入行星状星云阶段，最终演化为白矮星。“因此，行星状星云提供了恒星死亡时的快照，是研究恒星晚期演化的重要窗口。同时，研究者可以由它们光谱中明亮分立的、不同元素的发射线分析计算出多种元素的化学丰度。”论文第一作者、香港大学研究助理谭舒宇告诉记者。
过去的研究表明，行星状星云的化学组成中硫元素丰度明显偏低。“这很难解释，因为理论上在更高质量的恒星中，硫应该与氧、氖和氩等更重的α元素同步产生。因此，它在中低质量恒星中的元素丰度的变化应该与其他α元素同步。”谭舒宇说。
此次，科研人员利用欧洲南方天文台建造的位于智利帕瑞纳的甚大望远镜观测得到的高精度光谱数据，对位于银河系中心的大约130个行星状星云进行了研究。结果发现，硫元素“失踪” 的异常，与行星状星云宿主恒星的质量有关。
“我们发现，使用氧作为金属丰度比较的方法是不准确的。相反，氩与氧之间的相关性较强，我们认为氩是更可靠的金属丰度指标。”论文通讯作者、香港大学教授昆廷·帕克解释。
昆廷·帕克表示，这项研究首次提供了行星状星中硫的元素丰度变化与其他α元素同步的证据，因而否定了学界先前的观点：行星状星云中的硫异常是因为低估了更高电离态的硫离子丰度或某些硫的发射线过弱所导致的；这一发现凸显了高精确度数据在揭开科学之谜方面的重要性。
（受访者供图）
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