Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Остаток SN 1054 ( Крабовидная туманность ).

Остаток сверхновой ( SNR ) является структурой , в результате взрыва звезды в сверхновую . Остаток сверхновой ограничен расширяющейся ударной волной и состоит из выброшенного материала, расширяющегося в результате взрыва, и межзвездного материала, который он уносит вверх и сотрясает на своем пути.

Есть два общих пути к сверхновой : либо у массивной звезды может закончиться топливо, она перестает генерировать термоядерную энергию в своем ядре и коллапсирует внутрь под действием собственной гравитации, образуя нейтронную звезду или черную дыру ; или белый карлик может срастаться с материалом звезды-компаньона до тех пор, пока не достигнет критической массы и подвергнется термоядерному взрыву.

В любом случае возникающий в результате взрыв сверхновой выталкивает большую часть или весь звездный материал со скоростью, равной 10% скорости света (или примерно 30 000 км / с). Эти скорости очень сверхзвуковые , поэтому перед выбросом формируется сильная ударная волна . Это нагревает вышележащую плазму до температур, значительно превышающих миллионы К. Ударная волна непрерывно замедляется с течением времени по мере того, как она охватывает окружающую среду, но она может расширяться за сотни или тысячи лет и на десятки парсеков, прежде чем ее скорость упадет ниже допустимой. местная скорость звука.

Один из наиболее хорошо наблюдаемых молодых остатков сверхновой был сформирован SN 1987A , сверхновой в Большом Магеллановом Облаке, которая наблюдалась в феврале 1987 года. Другие хорошо известные остатки сверхновой включают Крабовидную туманность ; Тихо, остаток SN 1572 , названный в честь Тихо Браге, который зафиксировал яркость его первоначального взрыва; и Кеплер, остаток SN 1604 , названный в честь Иоганна Кеплера . Самый молодой из известных остатков в нашей галактике - G1.9 + 0.3 , обнаруженный в центре галактики. [1]

Этапы [ править ]

По мере расширения SNR проходит следующие стадии: [2]

  1. Свободное расширение выбросов до тех пор, пока они не поднимутся под собственным весом в околозвездной или межзвездной среде . Это может длиться от десятков до нескольких сотен лет в зависимости от плотности окружающего газа.
  2. Сметание оболочки потрясенного околозвездного и межзвездного газа. Это начинает фазу Седова-Тейлора, которую можно хорошо смоделировать с помощью автомодельного аналитического решения (см. Взрывную волну ). Сильное рентгеновское излучение отслеживает сильные ударные волны и горячий ударный газ.
  3. Охлаждение оболочки с образованием тонкой (<1 пк ), плотной (1-100 миллионов атомов на кубический метр) оболочки, окружающей горячую (несколько миллионов кельвинов) внутреннюю часть. Это фаза снегоуборочного снегоочистителя. Оболочка хорошо видна в оптическом излучении от рекомбинации ионизированных атомов водорода и ионизированного кислорода .
  4. Охлаждение салона. Плотная оболочка продолжает расширяться за счет собственного импульса. Эта стадия лучше всего видна в радиоизлучении нейтральных атомов водорода.
  5. Слияние с окружающей межзвездной средой. Когда остаток сверхновой замедляется до скорости случайной скорости в окружающей среде, примерно через 30 000 лет, он сливается с общим турбулентным потоком, вкладывая свою оставшуюся кинетическую энергию в турбулентность.
Выброс остатка сверхновой, производящий планетообразующий материал

Типы остатков сверхновой [ править ]

Есть три типа остатков сверхновой:

  • Ракушечный, такой как Кассиопея А
  • Композитный, в котором оболочка содержит центральную туманность ветра пульсара , такую ​​как G11.2-0.3 или G21.5-0.9.
  • Остатки смешанной морфологии (также называемые «термокомпозитом»), в которых наблюдается центральное тепловое рентгеновское излучение, заключенные в радиоболочку. Тепловое рентгеновское излучение в основном исходит от захваченного межзвездного материала, а не от выбросов сверхновой. Примеры этого класса включают отношения сигнал / шум W28 и W44. (Забавно, что W44 дополнительно содержит пульсарную и пульсарную ветровые туманности; так что это одновременно и "классический" композит, и термокомпозит.)
Остатки сверхновой
HBH 3 ​​( космический телескоп Spitzer ; 2 августа 2018 г.)
G54.1 + 0.3 (16 ноября 2018 г.)

Остатки , которые могут быть созданы только при значительно более высокими энергиями эжекции , чем стандартные сверхновый называются Hypernova остатков , после того , как с высокой энергией Hypernova взрыв , который , как предполагается, создал их. [3]

Происхождение космических лучей [ править ]

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 отметили, что если эффективность ускорения космических лучей в остатках сверхновых составляет около 10 процентов, потери космических лучей Млечного Пути компенсируются. Эта гипотеза поддерживается особым механизмом, называемым «ускорение ударной волной», основанным на идеях Энрико Ферми , который все еще находится в стадии разработки. [ необходима цитата ]

Действительно, Энрико Ферми предложил в 1949 году модель ускорения космических лучей за счет столкновений частиц с магнитными облаками в межзвездной среде . [7] Этот процесс, известный как « механизм Ферми второго порядка », увеличивает энергию частиц во время лобовых столкновений, что приводит к постоянному увеличению энергии. Более поздняя модель ускорения Ферми была создана мощным ударным фронтом, движущимся в пространстве. Частицы, которые многократно пересекают фронт ударной волны, могут получить значительное увеличение энергии. Это стало известно как «механизм Ферми первого порядка». [8]

Остатки сверхновых могут создавать энергетические ударные фронты, необходимые для генерации космических лучей сверхвысокой энергии. Наблюдение остатка SN 1006 в рентгеновских лучах показало, что синхротронное излучение соответствует тому, что он является источником космических лучей. [4] Однако для энергий выше примерно 10 18 эВ требуется другой механизм, поскольку остатки сверхновой не могут обеспечить достаточную энергию. [8]

До сих пор неясно, ускоряют ли остатки сверхновой космические лучи до энергий ПэВ. Ответить на этот вопрос поможет будущий телескоп CTA .

См. Также [ править ]

  • Список остатков сверхновой
  • Местный пузырь
  • Нова остаток
  • Планетарная туманность
  • Superbubble

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Открытие самой последней сверхновой в нашей галактике 14 мая 2008 г.
  2. ^ Рейнольдс, Стивен П. (2008). «Остатки сверхновых на высоких энергиях». Ежегодный обзор астрономии и астрофизики . 46 (46): 89–126. Bibcode : 2008ARA & A..46 ... 89R . DOI : 10.1146 / annurev.astro.46.060407.145237 .
  3. ↑ Лай, Ши-Пин; Чу, Ю-Хуа; Чен, К.-Х. Рози; Чардулло, Робин; Гребель, Ева К. (2001). "Критическое исследование кандидатов остатков гиперновой в M101. I. MF 83". Астрофизический журнал . 547 (2): 754–764. arXiv : astro-ph / 0009238 . Bibcode : 2001ApJ ... 547..754L . DOI : 10.1086 / 318420 . S2CID 14620463 . 
  4. ^ а б К. Кояма; Р. Петре; Е.В. Готхельф; У. Хван; и другие. (1995). «Свидетельства ударного ускорения высокоэнергетических электронов в остатке сверхновой SN1006» . Природа . 378 (6554): 255–258. Bibcode : 1995Natur.378..255K . DOI : 10.1038 / 378255a0 . S2CID 4257238 . 
  5. ^ "Сверхновая звезда производит космические лучи" . BBC News . 4 ноября 2004 . Проверено 28 ноября 2006 .
  6. ^ "SNR и ускорение космических лучей" . Центр космических полетов имени Годдарда НАСА. Архивировано из оригинала на 1999-02-21 . Проверено 8 февраля 2007 .
  7. ^ Э. Ферми (1949). «О происхождении космического излучения». Физический обзор . 75 (8): 1169–1174. Bibcode : 1949PhRv ... 75.1169F . DOI : 10.1103 / PhysRev.75.1169 .
  8. ^ a b "Космические лучи сверхвысокой энергии" . Университет Юты . Проверено 10 августа 2006 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Список всех известных галактических и внегалактических сверхновых в Открытом каталоге сверхновых (это еще не остатки сверхновых)
  • Каталог галактических SNR (Д.А. Грин, Кембриджский университет)
  • Наблюдения за остатками сверхновых на Чандре: каталог , фотоальбом , избранные подборки
  • 2MASS изображения остатков сверхновых
  • НАСА: Знакомство с остатками сверхновых
  • Представление НАСА: остатки сверхновой
  • Загробная жизнь сверхновой на UniverseToday.com
  • Остаток сверхновой на arxiv.org
  • Остатки сверхновой звезды , SEDS