Winds, Bubbles, ...but Magnetized: Solutions for High Speed Post-AGB Winds and Their Extreme Collimation

Abstract

This paper provides solutions for the origin of post-AGB winds, their acceleration up to high speed, and the subsequent formation of extremely collimated proto-planetary nebulae. Several wind models with terminal velocities from a few tens of km/s up to 10^3km/s are calculated, which produce proto-planetary nebulae with linear momenta in the range 10^36 to 10^40gcm/s and with kinetic energies in the range 10^42 to 10^47 erg. These results match available observations of proto-planetary nebulae. In the present simplistic scheme, the driver of the wind is just the magnetic pressure at the stellar surface. Other forces are not taken into account in this study, except gravity. We conclude that mass-loss rates of post-AGB stars and transition times from late AGB up to planetary nebula central stars could be directly linked with the production of magnetic field at the stellar core. As an example, mass-loss rates as large as 8×10^-5 M[ sun ]/yr and transition times as short as 5000 years are predicted.

Resumen

Este artículo propone soluciones para el origen de los vientos de estrellas del tipo post-AGB, su aceleración hasta alta velocidad, y la subsecuente formación de nebulosas protoplanetarias altamente colimadas. Se calculan varios modelos de vientos con velocidades terminales desde algunas decenas de km s−1 hasta de 103 km s−1, los cuales producen nebulosas protoplanetarias con momentos lineales en el rango 1036 a 1040 g cm s−1 y energías cinéticas en el rango 1042 a 1047 erg. Estos resultados concuerdan con las observaciones disponibles de nebulosas protoplanetarias. En el esquema simple que se plantea, la presión magnética en la superficie estelar es laúnica causa de los vientos. En este estudio no se tienen en cuenta otros tipos de fuerzas, excepto la gravedad. La conclusión del estudio es que, tanto las tasas de pérdida de masa de las estrellas del tipo post-AGBs como los tiempos de transición entre las fases tardías de estrellas tipo AGB y estrellas centrales de nebulosas planetarias pueden estar directamente ligadas a la producción de campo magnético en los núcleos estelares. Como ejemplo, se predicen tasas de pérdida de masa tan altas como 8 × 10−5 M⊙yr−1, y tiempos de transición tan cortos como 5000 años.