Остаток сверхновой
( Остаток сверхновой SNR ) — это структура, образовавшаяся в результате взрыва звезды в сверхновой . Остаток сверхновой ограничен расширяющейся ударной волной и состоит из выброшенного материала, расширяющегося в результате взрыва, и межзвездного материала, который он подхватывает и сотрясает по пути.
Есть два распространенных пути возникновения сверхновой: либо у массивной звезды может закончиться топливо, она перестанет генерировать термоядерную энергию в своем ядре и схлопнется внутрь под силой собственной гравитации, образуя нейтронную звезду или черную дыру ; или звезда- белый карлик может аккрецировать материал из звезды-компаньона до тех пор, пока не достигнет критической массы и не подвергнется термоядерному взрыву .
В любом случае в результате взрыва сверхновой выбрасывается большая часть или весь звездный материал со скоростью, достигающей 10% скорости света (или примерно 30 000 км/с). Эти скорости очень сверхзвуковые сильная ударная волна , поэтому перед выбросом образуется . Это нагревает вышележащую плазму до температур, значительно превышающих миллионы К. Ударная волна постоянно замедляется с течением времени, охватывая окружающую среду, но она может расширяться в течение сотен или тысяч лет и десятков парсеков, прежде чем ее скорость упадет ниже местная скорость звука.
Один из наиболее хорошо наблюдаемых остатков молодой сверхновой образовался SN 1987A , сверхновой в Большом Магеллановом Облаке , которая наблюдалась в феврале 1987 года. Другие известные остатки сверхновых включают Крабовидную туманность ; Тихо, остаток SN 1572 , названный в честь Тихо Браге , который зафиксировал яркость первоначального взрыва; и Кеплер, остаток SN 1604 , названный в честь Иоганна Кеплера . Самый молодой известный остаток Млечного Пути — G1.9+0,3 , обнаруженный в Галактическом центре . [1]
Этапы
[ редактировать ]По мере расширения SNR проходит следующие стадии: [2]
- Свободное расширение выбросов до тех пор, пока они не выметут свой собственный вес в околозвездной или межзвездной среде . Это может длиться от десятков до нескольких сотен лет в зависимости от плотности окружающего газа.
- Поднятие оболочки шокированного околозвездного и межзвездного газа. Начинается фаза Седова-Тейлора, которую можно хорошо смоделировать автомодельным аналитическим решением (см. взрывная волна ). Сильное рентгеновское излучение отслеживает сильные ударные волны и горячий шоковый газ.
- Охлаждение оболочки с образованием тонкой (< 1 шт .) и плотной (от 1 до 100 миллионов атомов на кубический метр) оболочки, окружающей горячую (несколько миллионов Кельвинов) внутреннюю часть. Это фаза снегоочистителя с приводом от давления. Оболочку хорошо видно в оптическом излучении рекомбинирующих ионизированных атомов водорода и ионизированного кислорода .
- Охлаждение салона. Плотная оболочка продолжает расширяться за счет собственной инерции. Лучше всего эту стадию можно наблюдать по радиоизлучению нейтральных атомов водорода.
- Слияние с окружающей межзвездной средой. Когда остаток сверхновой замедлится до скорости случайных скоростей в окружающей среде, примерно через 30 000 лет, он сольется с общим турбулентным потоком, внося в турбулентность свою оставшуюся кинетическую энергию.
Типы остатков сверхновых
[ редактировать ]Существует три типа остатков сверхновых:
- Похожий на ракушку, например, Кассиопея А.
- Составной, в котором оболочка содержит центральную ветровую туманность пульсара , например G11.2-0,3 или G21.5-0,9.
- Остатки смешанной морфологии (также называемые «термокомпозитными»), в которых видно центральное тепловое рентгеновское излучение, окруженное радиооболочкой. Тепловые рентгеновские лучи исходят в основном от унесенного межзвездного материала, а не от выбросов сверхновых. Примеры этого класса включают SNR W28 и W44. (Как ни странно, W44 дополнительно содержит пульсар и пульсарную ветровую туманность; поэтому он одновременно является и «классическим» композитом, и термальным композитом.)
Остатки, которые могли быть созданы только при значительно более высоких энергиях выброса, чем стандартная сверхновая, называются остатками гиперновых , в честь высокоэнергетического взрыва гиперновой , который, как предполагается, их создал. [3]
Происхождение космических лучей
[ редактировать ]Остатки сверхновых считаются основным источником галактических космических лучей . [4] [5] [6] Связь между космическими лучами и сверхновыми была впервые предложена Вальтером Бааде и Фрицем Цвикки в 1934 году. Виталий Гинзбург и Сергей Сыроватский в 1964 году заметили, что если эффективность ускорения космических лучей в остатках сверхновых составляет около 10 процентов, потери космических лучей Млечного Пути компенсируются.Эта гипотеза подтверждается конкретным механизмом под названием «ускорение ударной волны», основанным на идеях Энрико Ферми , который все еще находится в стадии разработки. [7]
В 1949 году Ферми предложил модель ускорения космических лучей за счёт столкновений частиц с магнитными облаками в межзвёздной среде . [8] Этот процесс, известный как « Механизм Ферми второго порядка », увеличивает энергию частиц во время лобовых столкновений, что приводит к устойчивому увеличению энергии. Более поздняя модель ускорения Ферми была создана мощным ударным фронтом, движущимся через пространство. Частицы, которые неоднократно пересекают фронт ударной волны, могут получить значительное увеличение энергии. Это стало известно как «Механизм Ферми первого порядка». [9]
Остатки сверхновых могут создать энергетические ударные фронты, необходимые для генерации космических лучей сверхвысокой энергии. Наблюдение остатка SN 1006 в рентгеновских лучах показало, что синхротронное излучение соответствует тому, что оно является источником космических лучей. [4] Однако для энергий выше примерно 10 18 эВ, требуется другой механизм, поскольку остатки сверхновых не могут обеспечить достаточную энергию. [9]
До сих пор неясно, ускоряют ли остатки сверхновых космические лучи до энергии в ПэВ. Будущий телескоп СТА поможет ответить на этот вопрос.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ↑ Открытие последней сверхновой в нашей галактике 14 мая 2008 г.
- ^ Рейнольдс, Стивен П. (2008). «Остатки сверхновых при высокой энергии». Ежегодный обзор астрономии и астрофизики . 46 (46): 89–126. Бибкод : 2008ARA&A..46...89R . дои : 10.1146/annurev.astro.46.060407.145237 .
- ^ Лай, Ши-Пин; Чу, Ю-Хуа; Чен, К.-Х. Рози; Чардулло, Робин; Гребель, Ева К. (2001). «Критическое исследование кандидатов в остатки гиперновых в M101. I. MF 83». Астрофизический журнал . 547 (2): 754–764. arXiv : astro-ph/0009238 . Бибкод : 2001ApJ...547..754L . дои : 10.1086/318420 . S2CID 14620463 .
- ^ Jump up to: а б К. Кояма; Р. Петре; Э.В. Готхельф; У. Хван; и др. (1995). «Доказательства ударного ускорения электронов высоких энергий в остатке сверхновой SN1006» . Природа . 378 (6554): 255–258. Бибкод : 1995Natur.378..255K . дои : 10.1038/378255a0 . S2CID 4257238 .
- ^ «Сверхновая производит космические лучи» . Новости Би-би-си . 4 ноября 2004 года . Проверено 28 ноября 2006 г.
- ^ «SNR и ускорение космических лучей» . Центр космических полетов имени Годдарда НАСА. Архивировано из оригинала 21 февраля 1999 г. Проверено 8 февраля 2007 г.
- ^ С. П. Рейнольдс (2011). «Ускорение частиц в ударах остатков сверхновых». Астрофизика и космическая наука . 336 (1): 257–262. arXiv : 1012.1306 . Бибкод : 2011Ap&SS.336..257R . дои : 10.1007/s10509-010-0559-8 . S2CID 118735190 .
- ^ Э. Ферми (1949). «О происхождении космического излучения». Физический обзор . 75 (8): 1169–1174. Бибкод : 1949PhRv...75.1169F . дои : 10.1103/PhysRev.75.1169 .
- ^ Jump up to: а б «Космические лучи сверхвысоких энергий» . Университет Юты . Проверено 10 августа 2006 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Список всех известных галактических и внегалактических сверхновых в Открытом каталоге сверхновых (это пока не остатки сверхновых)
- Галактический каталог SNR (Д.А. Грин, Кембриджский университет)
- Наблюдения Чандрой остатков сверхновых: каталог , фотоальбом , избранное
- 2 МАССЫ изображений остатков сверхновых
- НАСА: Знакомство с остатками сверхновых, заархивировано 11 марта 2007 г. в Wayback Machine.
- Представление НАСА: остатки сверхновых
- Загробная жизнь сверхновой на UniverseToday.com
- Остаток сверхновой на arxiv.org
- Остатки сверхновых , SEDS
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
