Az 1987A szupernóva gyűrűk eredete magyarázható • Sergey Popov • Tudományos hírek az Elemekről • Napi csillagászati ​​tudományos kép

Megmagyarázta az 1987A szupernóva gyűrűk eredetét

Ábra. 1. A szupernóvában lévő 1987A gyűrűk szerkezetének modellezésének eredményei (Morris és Podyadlovsky astro-ph / 0703317)

Már 20 éve, hogy a robbanás a szupernóva 1987A a Nagy Magellán-felhő, de a rejtélyt a három gyűrű körül a robbanás helyén, hasonlít egy homokóra, még nem hozták nyilvánosságra. Astrophysics Thomas Morris (Thomas Morris) és Philip Podcyadlovsky (Philipp Podsiadlowski) University of Oxford (Egyesült Királyság) épített egy háromdimenziós numerikus modell nem magyarázza a tulajdonságait a hármas gyűrű rendszer a szupernóva maradványa 1987A, hogy felrobbant csillag egyszer alakult az egyesülés a komponensek a bináris rendszer.

1987. február 23-án a Földet a Nagy Magelláni Felhőben lévő szupernóva-robbanás fényének tették ki, a Supernova 1987A (vagy az SN 1987A szupernóva, SN). Természetesen a nagyon kitörés történt körülbelül 160-170,000,000 évvel korábban – ez mennyire tart fény legyőzte a távolság köztünk és a törpe műholdas galaxisok, de mi, inkább megszokásból, akkor beszélhetünk a „kitörés 1987-ben.”

Ez volt az első szupernóva az 1604-es Kepler idejétől, szabad szemmel láthatóvá (az SN 1604 az utolsó szupernóva, amelyet a galaxisunkban rögzítettünk).Az észrevételek lehetővé tették a szupernóva 1987A-ról szóló információk bőségét, ami lehetővé tette a jelentős fejlődést a csillagrobbanások fizikájának megértésében. A Nagy Magellánfelhő közelségének köszönhetően először sikerült felderíteni az archív képeket előttegy szupernóva, vagyis egy felrobbanó csillag – kiderült, hogy a Sanduleak -69 ° 202 kék szupergiáns, 1969-ben írta le a román-amerikai csillagász, Nick Sanduljak. (Ugyanakkor az a feltételezés, hogy minden szupernóvák vörös felülúszókból alakultak ki, megtagadták.)

Ezenkívül a neutrínó detektorok 1987-ben működtek, így először a tudósok képesek voltak felderíteni egy neutrínójelet egy robbanástól (3 órával a villám eléri a Földet, a neutrínó-megfigyelő állomások jelentős felesleges neutrínai háttérrel rendelkeztek). De ez nem minden. A robbanás óta eltelt 20 év alatt (ismét hangsúlyozva ennek a kifejezésnek a konvencionálását) a tudósok követik a szupernóva maradvány fejlődését. Mindenki ismeri e tárgy legszebb képét. Különösen feltűnő a gyűrűk hármas rendszere, amelyet a szupernóva maradványban kiemeltek (ráadásul két csillagot véletlenül kivetítettek a maradékra, ami a két gyűrűt gyémántgyűrűvé alakította). Hogyan alakulnak ezek a gyűrűk?

Ábra. 2. Az SN 1987A gyűrűk szerkezetének megértéséhez meg kell ismételni a háromdimenziós képét. Képzelj el egy homokórust (valójában a homokórával való analógia hiányos, mert nincs elég falióra). A középen egy kisebb, világosabb gyűrű felel meg az óra "derékának". És két nagy gyűrű a felső és az alsó részen kb. 0.4 parszek (kb. 1.3 fényév) távolságra helyezkedik el a belső gyűrű síkjától. Minden gyűrű megközelítőleg ugyanazon a tengelyen helyezkedik el. (Fotó: hubblesite.org)

A gyűrűket nem szupernóva-robbanás okozta, különben néhány hónapon keresztül azonnal megjelenni kellene. (A külsõ gyûrûk távolsága a robbanás helyszínétõl több, mint egy könnyû év, a belsõ pedig kissé több, mint fél év, és a gyûrûk kinematikája ismert.) Tehát a vaku elõtt léteztek. Csak egy robbanás "megvilágította" őket. Az 1990 áprilisában elindított Hubble teleszkóp már 1990. augusztus 23-24-én "meglátta" a robbant szupernóva körüli belső gyűrűt. 1994-ben két külső, kevésbé fényes, gyűrűt találtak meg a Hubble fotókban.

Maga a szupernóma szokatlan tulajdonságai (kémiai anomáliák), a progenitor csillaggal kapcsolatos adatokkal együtt, régóta azt sugallják a tudósoknak, hogy a kék szupergiáns Sk -69 ° 202 alakult két hatalmas csillag fúziója következtében.De bizonyítani, hogy ez nagyon nehéz. Talán a gyűrűk tulajdonságainak sikeres magyarázata a háromdimenziós modellezés révén részben bizonyítékként szolgál.

Életük során a csillagok aktívan elveszítik az anyagot. Mindenki ismeri a legszebb planetáris ködöt, néha nagyon bizarr formával. Mindezek a természeti csodák a sztelláris anyag kiáramlása miatt alakulnak ki, amely több lépcsőben fordulhat elő, és az áramlások gömbszerűen aszimmetrikusak lehetnek. A történetünk hősei nem jelentenek kivételt – az SN 1987A gyűrűje.

Az előszupresszornak az anyag kiáramlása okozta mind a belső mind a külső gyűrű megjelenését. Az elmúlt 20 évben sok modell készült, megpróbálva megmagyarázni a gyűrűk eredetét. Azonban nem vették figyelembe az anyag eloszlásának sajátosságait a csillag körül a robbanás előtt. Valószínűleg ez az oka annak, hogy egyetlen modell sem tudta megmagyarázni a megfigyelhető paraméterek egész sorát. Úgy tűnik Morris és Podyadlovsky sikerült.

Morris és Podsadlovsky modelljében, amelyet megvitatni fogunk, az erősebb sugárzás magasabb gázsűrűségnek felel meg. A pecsétek megjelenését a modell szerzői azzal magyarázzák, hogy a szupernóvák két csillag összeolvadásának eredményeként jelentek meg.A modell egy olyan bináris rendszert tart fenn, amely csillagokból áll, amelyeknek tömege körülbelül 15 és 5 nap. A masszívabb csillag gyorsabban fejlődik ki. A magban lévő hidrogén kiég, és elhagyja a fő sorrendet (lásd a Hertzsprung-Russell Diagramot). Ezután a csillag kibővül, és az anyagnak a bináris rendszer egyik komponensétől való átvitele megkezdődik (lásd 3. ábra, panel egy).

Ábra. 3. Morris és Podyadlovsky modellje. Egy ilyen evolúciós rendszer vezetett különösen a gyűrűk kialakulásához. panelegy: elkezdődik az anyag instabil átvitelének egyik csillagról a másikra. Egy közös héj keletkezik (panelb). Ebben a szakaszban a kevésbé masszív csillag (balra) még a főszekvencia (MS) szakaszában van, míg a második, masszívabb és ennek megfelelően gyorsabban fejlődő csillag már önmagában is egy szén-oxigén (CO) magot képez. A csillagok egy közös borítékban közelítenek egymáshoz, és a borítékanyag egy része eloszlik (panelc). Végül az egyesítés befejeződik (paneld: sötétkék színű – ezek pecsétek, azaz gyűrűs embriók; kék – a fúzió során kibocsátott anyag; a piros – a vörös óriás kékre való átalakulása során kibocsátott anyag; sárga – a kék óriás szélét). 1000 éves pihenés után kék óriás alakul ki. Ez idő alatt a szétszóródott héja már összetett struktúra körül alakult, amely három gyűrű "embrióit" tartalmaz. Az óriás gyors és erőteljes szél fúj az egész szerkezetet. A szupernóva-robbanás előtt, amely mintegy 20 ezer évvel történt az egyesülés után, az egész gyűrű készen áll. Továbbra is csak ionizálja az anyagot bennük erőteljes ultraibolya sugárral. (Lásd az asztro-ph / 0703317 számú cikkből)

A tömegátadás ilyen rendszerben instabil: a második csillag nem képes "összegyűjteni" az összes ráeső anyagot, mivel az átviteli sebesség túl magas és túlcsordul. Az úgynevezett "közös héj" alakul – vagyis a bináris rendszer egy gázfelhőbe merül. Ebben a helyzetben a kettős komponensek konvergálnak (3 b), mivel a szögsebességet a rendszerből a héj anyagával együtt szállítják. Az általános héj anyagának egy részét eldobjuk (3 c). Végül a csillagok egyesülnek.

Közvetlenül az egyesülés után valami "nagy és laza" legyen. Ez egy vörös szuperkönnyű – egy csillag viszonylag hideg (és ezért piros) külső rétegekkel és óriási sugárral, amely körülbelül 1500 nap.A csillag fő tömege (a 20 napsugár közül 12) koncentrálódik egy óriási ritka héjba. Az egyesülés után a csillag gyorsan alakul (természetesen gyors, csak a hatalmas méretéhez). Ezért alakja nem gömbölyű. Az anyag egy része elfolyik, és feleslegessé teszi a szögsebességet. A csillag megváltoztatja a megjelenését. Ez összezsugorodik, és az óriás kék 1000 évvel az összefonódás után keletkezik (a kék szín a külső rétegek magas hőmérsékletéhez kapcsolódik). Sokkal kompaktabb és könnyebb, mint a piros szupergiáns. Végtére is, sok szoláris tömeg elvész egy csillag miatt folyó anyag miatt.

Ábra. 4. Az anyag eloszlása ​​a csillag körül a robbanás előtt. Fekete pontok jelzik a kék óriás csillag csillag szélét. Kék és zöld – a héj anyaga. A zölden látható (X, Z) = (0,4, 0,4) és szimmetrikusan (X, Z) = (0,4, -0,4) zölden ábrázolt tömítések a külső gyűrűkké válnak (a szelet jobb oldalán meridional sík). A parszek X = 0,2-es egyenlítői síkjában levő tömítés belső gyűrű lesz. Polar tengely – poláris tengely egyenlítői sík – egyenlítői sík (mindegyik csillaghoz viszonyítva, a csillag egyenlítője egybeesik az orbitális kettős síkkal, amely összeolvadt).A csillag értéke (0, 0). Ábra. az asztro-ph / 0703317 számú cikkből

A közös kagyló egyes részei – vagyis a kék óriás megjelenése előtt – az egyesülés és dömping folyamata során már kialakultak a belső és a külső gyűrűk "embriói". A kék óriás egy erőteljes, csillagszerű szélből indul ki, sokkal gyorsabban, mint a vörös óriás. A szél anyaga ütközik a kidobott héj anyagával (3 d). A nagy sűrűségű területeket a kék óriás szélének nagyobb távolságba helyezi. Így keletkeznek a külső gyűrűk. A belső gyűrű megszerzi a végső megjelenését a kék óriás szélének olyan kölcsönhatása miatt, amely korábban egyenlítői síkban áramlott.

Ábrán. A 4. ábra az anyag megoszlását mutatja az egyesülés után 20 000 évvel (ami a robbanás pillanatának felel meg). A fekete pontok jelzik a széltestet, a szín jelzi a köd anyagát. Az ábra csak a rendszer fele, a második pedig szimmetrikus. A teljes rendszer képviseletéhez tükrözze a képet a Z tengely körül, a csillag a ponton (0,0). Minden készen áll a robbanásra.

Most, hogy képet kapjunk az ábrán. 1, akkor csak akkor kell "kiemelni" az eredményül kapott szerkezetet egy szupernóva robbanással, és kiválasztani a megfelelő szöget.Valójában, habár a pre-szupernóva körüli tömítések léteztek a robbanás előtt, lehetetlennek tűnt a Földről látni őket. Az erőteljes ultraibolya sugárzásnak köszönhetően a szupernóva-robbanás az e pecsétek anyagának ionizációjához vezet. Így jelennek meg a fényes gyűrűk.

Különösen érdekes a mozgó gyűrűk megjelenésének teljes képe. Meg tudod csinálni itt és itt. Az egyik film (a merger.mpg vagy az S1, attól függően, hogy melyik webhelyről töltötte le őket) mutatja be, hogyan alakul a csillag körüli szerkezet az egyesülés eredményeként. A második film (wind.mpg vagy S2) azt mutatja be, hogyan változik a kék óriás szél a felépített struktúrába. Az első film fellépése csak 12 éves skálán zajlik. A második film 20 000 év történetét meséli el.

A szimulációs eredmény összehasonlítása (1. ábra) a gyűrűrendszer fotójával (2. ábra) azt sugallja, hogy a szerzők elvégezték munkájukat. A teljes rendszer megjelenésének megmagyarázása mellett képesek voltak leírni a gyűrűk kinematikai tulajdonságait is. És ezek már komoly érvek szólnak annak a ténynek a mellett, hogy a megfontolt modell helyes. És ez azt jelenti, hogy a supernova 1987A két csillag csillagösszetételének köszönhető.

Forrás: T. Morris Ph. Podsiadlowski.A hármas gyűrűs köd körül SN 1987A: egy bináris egyesülés ujjlenyomata // astro-ph / 0704317.

Szergej Popov


Like this post? Please share to your friends:
Vélemény, hozzászólás?

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: