Función de luminosidad de la nebulosa planetaria - Planetary nebula luminosity function
La función de luminosidad de la nebulosa planetaria ( PNLF ) es un indicador de distancia secundario utilizado en astronomía . Hace uso de la línea prohibida [O III] λ5007 que se encuentra en todas las nebulosas planetarias (PNe) que son miembros de las antiguas poblaciones estelares ( Población II ). Se puede utilizar para determinar distancias a galaxias tanto espirales como elípticas a pesar de sus poblaciones estelares completamente diferentes y es parte de la Escala de Distancia Extragaláctica .
Procedimiento
La estimación de la distancia a una galaxia usando el PNLF requiere el descubrimiento de tal objeto en la galaxia objetivo que es visible en λ5007 pero no cuando se considera el espectro completo. Estos puntos son PNe candidatos, sin embargo, hay otros tres tipos de objetos que también exhibirían una línea de emisión que debe filtrarse: regiones HII , remanentes de supernovas y galaxias Lyα . Una vez determinados los PNe, para estimar una distancia se debe medir su luminosidad monocromática [O III] λ5007. Lo que queda es una muestra estadística de PNe. La función de luminosidad observada se ajusta luego a alguna ley estándar.
Finalmente, se debe estimar la extinción interestelar en primer plano . Las dos fuentes de extinción son desde el interior de la Vía Láctea y la extinción interna de la galaxia objetivo. El primero es bien conocido y puede tomarse de fuentes como mapas de enrojecimiento calculados a partir de mediciones de H I y recuentos de galaxias o de experimentos satelitales IRAS y DIRBE . El último tipo de extinción ocurre solo en las galaxias objetivo que son de tipo espiral tardío o irregulares . Sin embargo, esta extinción es difícil de medir. En la Vía Láctea, la altura de escala de PNe es mucho mayor que la del polvo. Los datos y modelos de observación apoyan que esto es cierto para otras galaxias, que el borde brillante del PNLF se debe principalmente a PNe frente a la capa de polvo. Los datos y modelos respaldan una extinción interna de magnitud aparente menor a 0.05 del PNe de una galaxia.
Física detrás del proceso
El método PNLF no tiene sesgo de metalicidad . Esto se debe a que el oxígeno es un refrigerante nebular primario; cualquier caída en su concentración eleva la temperatura de los electrones del plasma y aumenta la cantidad de excitaciones de colisión por ion. Esto compensa tener un número menor de iones emisores en el PNe, lo que da como resultado un pequeño cambio en las emisiones de λ5007. En consecuencia, una reducción en la densidad de oxígeno solo reduce la intensidad de la línea de emisión de [O III] λ5007 emergente en aproximadamente la raíz cuadrada de la diferencia en abundancia. Al mismo tiempo, el núcleo del PNe responde a la metalicidad de manera opuesta. En el caso de que la metalicidad de la estrella progenitora sea menor, la estrella central de la PNe será un poco más masiva y su flujo ultravioleta de iluminación será un poco mayor. Esta energía añadida explica casi con precisión la disminución de las emisiones de PNe. En consecuencia, la luminosidad total de [O III] λ5007 que es producida por un PNe prácticamente no está correlacionada con la metalicidad. Esta negación beneficiosa está de acuerdo con modelos más precisos de evolución de PNe. Solo en PNe extremadamente pobre en metales, el brillo del límite del PNLF se atenúa en más de un pequeño porcentaje.
La relativa independencia del punto de corte del PNLF con respecto a la edad de la población es más difícil de entender. El flujo [O III] λ5007 de una PNe se correlaciona directamente con el brillo de su estrella central. Además, el brillo de su estrella central se correlaciona directamente con su masa y la masa de la estrella central varía directamente en relación con la masa de su progenitor. Sin embargo, mediante la observación, se demuestra que no se produce una reducción del brillo.