PNLF-BINGO: Binary INteractions as the Gateway to understanding the Origin of the Planetary Nebula Luminosity Function cut-off

Τα πλανητικά νεφελώματα (ΠΝ) θεωρούνται το τελικό εξελικτικό στάδιο των αστέρων χαμηλής και ενδιάμεσης μάζας. Ωστόσο, πρόσφατες παρατηρήσεις αμφισβητούν αυτή την κλασική εικόνα, καθώς πολλά ΠΝ παρουσιάζουν μεγάλη ποικιλία μορφολογιών και φυσικών ιδιοτήτων που δεν μπορούν να εξηγηθούν αποκλειστικά στο πλαίσιο της εξέλιξης μεμονωμένων αστέρων. Αντίθετα, τα δεδομένα υποδεικνύουν ότι οι αλληλεπιδράσεις σε δυαδικά συστήματα διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο στη διαμόρφωση πολλών από αυτών. Πέρα από τη σημασία τους για την κατανόηση της αστρικής εξέλιξης, τα ΠΝ αποτελούν πολύτιμους εξωγαλαξιακούς δείκτες απόστασης, επιτρέποντας τη μέτρηση αποστάσεων έως περίπου 40 Mpc. Ειδικότερα, τα λαμπρότερα ΠΝ παρουσιάζουν αξιοσημείωτα ομοιόμορφη μέγιστη λαμπρότητα στη γραμμή εκπομπής [O III] λ5007 σε διαφορετικούς τύπους γαλαξιών, καθορίζοντας το φωτεινό άκρο αποκοπής της συνάρτησης φωτεινότητας των πλανητικών νεφελωμάτων (PNLF). Παρά την ευρεία χρήση τους ως δείκτες απόστασης, οι φυσικοί μηχανισμοί που ευθύνονται για αυτή την ομοιομορφία παραμένουν ανεπαρκώς κατανοητοί. Δεδομένου του υψηλού ποσοστού δυαδικότητας μεταξύ των αστέρων χαμηλής και ενδιάμεσης μάζας, καθώς και των αυξανόμενων ενδείξεων μεταφοράς μάζας σε δυαδικά συστήματα που αποτελούν κεντρικούς αστέρες ΠΝ, έχουν προταθεί διάφορα εξελικτικά σενάρια για την ερμηνεία του ορίου αποκοπής της PNLF. Σε αυτά περιλαμβάνονται οι blue stragglers, οι λευκοί νάνοι που συσσωρεύουν ύλη από συνοδούς αστέρες, τα συμβιωτικά δυαδικά συστήματα και η εξέλιξη μέσω κοινoύ περιβλήματος. Ωστόσο, οι σχετικές συνεισφορές αυτών των σεναριων και ο ρόλος τους στον καθορισμό της σταθερότητας του φωτεινού άκρου της PNLF παραμένουν ασαφείς. 

Το PNLF-BINGO είναι ένα ερευνητικό έργο, με Επιστημονικό Υπεύθυνο τον Δρ. Δημήτριο Σουροπάνη, που χρηματοδοτείται από το ΕΛΙΔΕΚ και στοχεύει να διερευνήσει, για πρώτη φορά, το πλήρες φάσμα των εξελικτικών διαδρομών που οδηγούν στον σχηματισμό ΠΝ, στο πλαίσιο μιας ολοκληρωμένης προσέγγισης σύνθεσης δυαδικών αστρικών πληθυσμών. Το έργο συνδυάζει το POSYDON, έναν σύγχρονο κώδικα σύνθεσης δυαδικών αστρικών πληθυσμών που βασίζεται σε λεπτομερή μοντέλα δυαδικής αστρικής εξέλιξης υπολογισμένα με τον κώδικα MESA, με τον κώδικα φωτοϊονισμού CLOUDY. Η ολοκληρωμένη αυτή προσέγγιση θα επιτρέψει τη μοντελοποίηση των ρυθμών σχηματισμού και των ιονιστικών ιδιοτήτων των κεντρικών αστέρων των ΠΝ και των περιβαλλόντων νεφελωμάτων τους σε έναν ρεαλιστικό αστρικό πληθυσμό, λαμβάνοντας υπόψη τον καθοριστικό ρόλο των δυαδικών αλληλεπιδράσεων. Μέσω της συστηματικής διερεύνησης της συνεισφοράς διαφορετικών εξελικτικών καναλιών, το έργο φιλοδοξεί να αποσαφηνίσει τον ρόλο της δυαδικότητας στη διαμόρφωση τόσο του συνολικού πληθυσμού των ΠΝ όσο και της PNLF, ρίχνοντας φως στους φυσικούς μηχανισμούς που ευθύνονται για τη σταθερότητα του φωτεινού άκρου της. Παράλληλα, το έργο θα συμβάλει στην καλύτερη κατανόηση της δυαδικής εξέλιξης των αστέρων χαμηλής και ενδιάμεσης μάζας, των αλληλεπιδρώντων δυαδικών συστημάτων εντός ΠΝ, καθώς και των πιθανών συνδέσεων μεταξύ της εξέλιξης των ΠΝ και των υπερκαινοφανών τύπου Ia που εκρήγνυνται μέσα σε αυτά και αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον τους.