Струи сверхновой с общей оболочкой
Сверхновая с общей оболочкой (CEJSN) — это тип сверхновой , взрыв которой вызван слиянием гигантской или сверхгигантской звезды с компактной звездой, такой как нейтронная звезда или черная дыра . Когда компактная звезда погружается в оболочку гиганта/сверхгиганта, она начинает аккумулировать вещество из оболочки и запускает струи, которые могут разрушить оболочку. Часто компактная звезда в конечном итоге сливается с ядром гиганта/сверхгиганта; в других случаях падение прекращается до слияния ядра.
Этот тип сверхновой использовался для объяснения некоторых видов явлений, подобных сверхновым, включая iPTF14hls .
История и процесс
[ редактировать ]Чтобы объяснить необычную сверхновую iPTF14hls , Сокер и Гилкис в 2018 году предложили модель, в которой астрофизические струи выбрасывают общую оболочку сливающейся звезды. [1] Они могут составлять от 10^-6 до 2*10^-5 всех сверхновых с коллапсом ядра . [2]
В их модели iPTF14hls представляла собой двойную звезду, состоящую из звезды-гиганта и нейтронной звезды . Последний погрузился в оболочку первого и начал аккрецировать материал, испуская нейтрино , но существенно не деформируя гиганта. при этом [3] В конце концов, он достиг бы ядра гиганта и увеличил бы массу с достаточной скоростью, чтобы образовались струи. Эти струи исходят из полярных областей нейтронной звезды и могут эффективно выбрасывать вещество в этих направлениях, но не действуют эффективно на материал, аккрецирующийся вдоль экваториальной плоскости нейтронной звезды, который, таким образом, продолжает достигать нейтронной звезды. [4] Струи воздействуют на оболочку, раздувая ее в виде крупных пузырей («коконов»). [5] ), которые удаляют материал из конверта [6] на скоростях, приближающихся к одной десятой скорости света . [7] Это приводит к тому, что оболочка звезды-гиганта выбрасывается в течение нескольких сотен дней, прежде чем само ядро сгорает примерно за день. [8] создавая гравитационные волны . [9] Выходящие струи могут взаимодействовать с уже существовавшими газовыми облаками вокруг гиганта, что создает светимость сверхновой. [10] и который может длиться в течение периода времени, достигающего нескольких лет. [11]
В зависимости от исходной архитектуры звездной системы возможны многие вариации этого общего процесса. [12] например, когда приближающаяся звезда сама является двойной, такой как двойная нейтронная звезда-нейтронная звезда или другие комбинации нейтронной звезды с компаньоном. [13] В этих случаях двоичный файл может распасться во время слияния, при этом один из двоичных объектов будет выброшен. [14] Первоначальное ядро звезды может быть разрушено приливом , образуя аккреционный диск вокруг нейтронной звезды. [15] Вместо этого приближающаяся нейтронная звезда может оказаться черной дырой ; сверхвысоких энергий они могут быть источником космических нейтрино . [16]
Есть несколько процессов, которые могут заставить нейтронную звезду проникнуть в гигант. Гигантские звезды увеличиваются в размерах только в конце своей эволюции и в процессе могут окружить звезду-компаньона. Когда звезда становится сверхновой и порождает нейтронную звезду, нейтронная звезда получает «удар», который заставляет ее проникнуть в другую звезду. Наконец, взаимодействия между двойной нейтронной звездой и гигантом с третьей звездой, обычно третьей звездой-членом группы, могут привести к сжатию орбиты нейтронной звезды до тех пор, пока она не вступит во взаимодействие с оболочкой гиганта. [17]
Сопутствующие процессы
[ редактировать ]Еще до фактического проникновения приливное ускорение оболочки гиганта нейтронной звездой заставляет ее расширяться, возможно, очищая полярные области материи гиганта до начала слияния. Это позволяет струям покинуть звезду с полюсов до того, как нейтронная звезда сольется с ядром; в противном случае они видны только в начале взаимодействия оболочки или когда фактическое ядро взаимодействует с нейтронной звездой. [18] Энергия, которую струи впрыскивают в оболочку, может заставить ее расшириться так, что даже когда орбита выведет нейтронную звезду из оболочки, аккреция и запуск струи продолжатся. Эти струи слабее, чем те, которые запускаются внутри исходной оболочки, но более эффективны в создании излучения при взаимодействии с уже внедренным газом. [19]
Ключевым требованием для возникновения сверхновой со струей общей оболочки является то, что нейтронная звезда может сформировать аккреционный диск , когда она начнет поглощать вещество компаньона. [20] Гидродинамическое моделирование дало противоположные результаты относительно того, возможно ли это, и о скорости аккреции в результате взаимодействия. [17] хотя есть эмпирические доказательства того, что по крайней мере белые карлики могут генерировать такие диски и джеты; Свойства белых карликов напоминают свойства нейтронных звезд. [20] Этот процесс требует высоких темпов аккреции, что, в свою очередь, требует удаления большого количества материала и энергии из близости нейтронной звезды; это достигается за счет испускания нейтрино , которые уносят энергию. [6]
Условия во время CEJSN могут позволить r-процессу нуклеосинтеза . осуществиться [16] в струях, [21] в частности, когда речь идет о двойной нейтронной звезде, [12] поскольку в отличие от ядра обычной сверхновой CEJSN не является эффективным источником нейтрино. [22] В отличие от обычных слияний нейтронных звезд , CEJSN не задерживается на время, необходимое для сжатия двойной нейтронной звезды от излучения гравитационных волн , и, таким образом, CEJSN может вносить элементы r-процесса на ранних этапах истории Вселенной. [23] Обогащение элементов r-процесса в галактике Ретикулум II можно объяснить с помощью CEJSN, который эффективно распределял элементы r-процесса по всей галактике. [24]
Примеры
[ редактировать ]Помимо iPTF14hls, другие события, такие как сверхновые SN1979c , SN1998e , [5] СН2019зрк , [25] SN 2020faa и радиопереходный сигнал VT J121001+495647 были предложены в качестве CEJSN. Гамма -всплеск GRB 101225A мог образоваться в результате взаимодействия струй общей оболочки, подобного сверхновой, с гелиевой звездой . [16] CEJSN, в котором ядро звезды-компаньона было разрушено, возможно, дало начало загадочному остатку сверхновой W49B . [26] Быстрые синие оптические переходные процессы также могут представлять собой CEJSN. [7]
Самозванцы
[ редактировать ]Этот процесс не всегда приводит к немедленному уничтожению гиганта; если гигантская звезда выживет, самозванец сверхновой , вместо нее может возникнуть [17] возможным примером является сверхновая SN 2009ip. [27] и переходный AT2018cow . [28] Потеря массы, которую испытывает гигант во время взаимодействия, может привести к расширению орбиты нейтронной звезды и, таким образом, к повторному выходу из оболочки гиганта; таким образом могут произойти повторяющиеся взрывы [29] поскольку ядро не уничтожается в результате слияния. [7] В конце концов, очищенное ядро можно оставить. [30] она сама станет сверхновой и сформирует еще одну нейтронную звезду; это может быть основным источником двойных нейтронных звезд . [28]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Сокер и Гилкис 2018 , стр. 1198–1199.
- ^ Акаши и Сокер 2021 , стр. 9.
- ^ Сокер и Гилкис 2018 , стр. 1199.
- ^ Сокер и Гилкис 2018 , стр. 1200.
- ^ Jump up to: а б Раголер и др. 2022 , с. 2.
- ^ Jump up to: а б Гилкис, Сокер и Каши 2019 , с. 4236.
- ^ Jump up to: а б с Сокер 2022 , стр. 2.
- ^ Сокер и Гилкис 2018 , стр. 1201.
- ^ Сокер 2019 , стр. 6.
- ^ Сокер 2022 , стр. 5.
- ^ Сокер 2021 , стр. 1.
- ^ Jump up to: а б Акаши и Сокер 2021 , стр. 1.
- ^ Сокер 2021 , стр. 7.
- ^ Сокер 2021 , стр. 8.
- ^ Гриченер и Сокер 2023 , стр. 6042.
- ^ Jump up to: а б с Сокер 2022 , стр. 1.
- ^ Jump up to: а б с Гилкис, Сокер и Каши 2019 , с. 4234.
- ^ Сокер 2022 , стр. 4.
- ^ Раголер и др. 2022 , с. 6.
- ^ Jump up to: а б Гилкис, Сокер и Каши 2019 , с. 4235.
- ^ Гриченер и Сокер 2019 , стр. 11.
- ^ Гриченер и Сокер 2019 , стр. 1.
- ^ Сокер 2021 , стр. 9.
- ^ Гриченер и Сокер 2022 .
- ^ Сокер 2022b , стр. 8.
- ^ Гриченер и Сокер 2023 , стр. 6044.
- ^ Гилкис, Сокер и Каши 2019 , с. 4239.
- ^ Jump up to: а б Сокер 2022 , стр. 11.
- ^ Гилкис, Сокер и Каши 2019 , с. 4241.
- ^ Сокер 2022 , стр. 3.
Источники
[ редактировать ]- Акаши, Мухаммед; Сокер, Ноам (декабрь 2021 г.). «Моделирование результата слияния двойной нейтронной звезды в струях сверхновой с общей оболочкой» . Астрофизический журнал . 923 (1): 55. arXiv : 2108.10806 . Бибкод : 2021ApJ...923...55A . дои : 10.3847/1538-4357/ac2d2b . ISSN 0004-637X .
- Гилкис, Авишай; Сокер, Ноам; Каши, Амит (21 января 2019 г.). «Самозванцы сверхновых струй с общей оболочкой (CEJSN), возникающие в результате существования нейтронной звезды-компаньона» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 482 (3): 4233–4242. arXiv : 1802.08669 . дои : 10.1093/mnras/sty3008 .
- Гриченер, Алдана; Сокер, Ноам (июнь 2019 г.). «Сценарий r-процесса реактивной сверхновой с общей оболочкой (CEJSN)» . Астрофизический журнал . 878 (1): 24. arXiv : 1810.03889 . Бибкод : 2019ApJ...878...24G . дои : 10.3847/1538-4357/ab1d5d . ISSN 0004-637X .
- Гриченер, Алдана; Сокер, Ноам (декабрь 2022 г.). «Последствия сверхтусклой сети карликовых галактик II для сценария r-процесса сверхновой с общей оболочкой» . Исследовательские заметки ААС . 6 (12): 263. arXiv : 2212.09628 . Бибкод : 2022RNAAS...6..263G . дои : 10.3847/2515-5172/acaa9f . ISSN 2515-5172 .
- Гриченер, Алдана; Сокер, Ноам (22 июня 2023 г.). «Сверхновая струя с общей оболочкой и прародительницей термоядерной вспышки загадочного остатка сверхновой W49B» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 523 (4): 6041–6047. arXiv : 2303.05258 . дои : 10.1093/mnras/stad1872 .
- Раголер, Ницан; Медведь, Иил; Шрайер, Рон; Гилель, Шломи; Сокер, Ноам (18 августа 2022 г.). «Реакция красного сверхгиганта на событие-самозванец со струей сверхновой с общей оболочкой (CEJSN)» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 515 (4): 5473–5478. arXiv : 2205.12056 . doi : 10.1093/mnras/stac2148 — через arXiv .
- Сокер, Ноам; Гилкис, Авишай (2018). «Объяснение iPTF14hls как сверхновой с реактивными самолетами с общей оболочкой» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 475 (1): 1198–1202. arXiv : 1711.05180 . дои : 10.1093/mnras/stx3287 .
- Сокер, Ноам (17 мая 2019 г.). «Класс прародителей сверхновых, возникших в результате фатальной эволюции общей оболочки» . Наука Китай Физика, механика и астрономия . 62 (11): 119501. arXiv : 1902.01187 . Бибкод : 2019SCPMA..6219501S . дои : 10.1007/s11433-019-9402-x . ISSN 1869-1927 . S2CID 255203912 .
- Сокер, Ноам (20 июля 2021 г.). «Слияние двойных нейтронных звезд в струях сверхновых с общей оболочкой» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 506 (2): 2445–2452. arXiv : 2105.06452 . doi : 10.1093/mnras/stab1860 — через arXiv .
- Сокер, Ноам (апрель 2022 г.). «Сценарий самозванца «Сверхновая звезда с общей огибающей» (CEJSN) для быстрых синих оптических переходных процессов» . Исследования в области астрономии и астрофизики . 22 (5): 055010. arXiv : 2201.07728 . Бибкод : 2022RAA....22e5010S . дои : 10.1088/1674-4527/ac5b40 . ISSN 1674-4527 . S2CID 246036031 .
- Сокер, Ноам (24 сентября 2022b). «Превзрывные, взрывные и поствзрывные струи сверхновой SN 2019zrk» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 516 (4): 4942–4948. arXiv : 2207.02753 . doi : 10.1093/mnras/stac2592 — через arXiv .
| Классы |  | |
|---|---|---|
| Физика | ||
| Связанный | ||
| Прародители | ||
| Остатки | ||
| Открытие | ||
| Списки | ||
| Примечательный | ||
| Исследовать |
| |
