Süpernova halkalarının 1987A kökeni açıklandı • Sergey Popov • “Elementler” üzerine bilim haberleri • Günün astronomik bilimsel fotoğrafı

Süpernova halkalarının kaynağını açıkladı.

Şek. 1. Supernova 1987A'daki halkaların yapısının modellenmesi sonuçları (astro-ph / Morris ve Podyadlovsky tarafından 0703317)

1987 yılında Büyük Macellan Bulutu'ndaki süpernova patlamasından bu yana 20 yıl geçti, ancak patlamanın etrafında yer alan ve halka şeklindeki bir kum saati andıran üç yüzükün gizemi henüz ortaya çıkmadı. Oxford Üniversitesi'nden Astrofizikçiler Thomas Morris ve Philipp Podsiadlowski (Birleşik Krallık), 1987'de ortaya çıkan süpernova kalıntısındaki üçlü halka sisteminin özelliklerini açıklayan üç boyutlu bir sayısal model oluşturdular. Bir zamanlar patlayan bir yıldızın ikili sistem bileşenlerinin birleşmesi sonucu oluştuğu gerçeğiyle.

23 Şubat 1987'de, Dünya, Büyük Macellan Bulutu'nda Süpernova 1987A (veya SN 1987A) denilen bir süpernova patlamasından açığa çıktı. süpernova, SN). Elbette, flaşın kendisi bundan yaklaşık 160-170 bin yıl önce gerçekleşti – bizleri, bizi ve bizim galaksimizin cüce uydusunu ayıran mesafeyi kaplamak için ışığı aldık, ama alışkanlıktan ziyade, “1987 flaşı” hakkında konuşacağız.

Kepler'in 1604'teki zamanından beri çıplak gözle görülebilen ilk süpernovaydı (SN 1604, galaksimizde kaydedilen son süpernovadır).Gözlemler, yıldız patlamaları fiziğini anlamada önemli ilerlemeler kaydetmeyi mümkün kılan süpernova 1987A hakkında zengin bilgi elde etmeyi mümkün kıldı. Büyük Macellan Bulutunun yakınlığı nedeniyle ilk kez arşiv görüntülerini algıladı önceBir süpernova, yani patlayan bir yıldız – 1969'da Romen-Amerikan astronomu Nick Sanduljak tarafından anlatılan mavi süper-devasa Sanduleak -69 ° 202 olduğu ortaya çıktı. (Aynı zamanda, tüm süpernovaların kırmızı süpererlerden oluştuğu varsayımı reddedildi.)

Buna ek olarak, 1987 yılında nötrino dedektörleri çalıştı, böylece bilim adamları ilk kez bir patlamadan nötrino sinyali kaydedebildiler (Dünyadan gelen flaştan gelen ışıktan 3 saat önce, birkaç nötrino gözlem odası nötrino arka planının önemli bir miktarını kaydetti). Ama hepsi bu değil. Patlamadan bu yana geçen 20 yıl boyunca (bir kez daha bu ifadenin gelenekselliğini vurgulayan), bilim adamları süpernova kalıntısının evrimini izliyorlardı. Herkes bu nesnenin en güzel resimlerini bilir. Özellikle çarpıcı olan, süpernova kalıntısında vurgulanan üçlü halka sistemidir (dahası, iki yıldız, halkalar ile elmasları ikiye çeviren şans eseri tamamen geride bırakılmıştır). Bu halkalar nasıl oluşur?

Şek. 2. SN 1987A halkalarının yapısını anlamak için, üç boyutlu imajını zihinsel olarak yeniden üretmeniz gerekir. Bir kum saati hayal edin (aslında, kum saati ile benzeşim eksiktir, çünkü yeterli duvar saati yoktur). Merkezde daha küçük, daha parlak bir halka, saatin “beline” karşılık gelir. Üst ve alt kısımdaki iki büyük halka iç halkanın düzleminden yaklaşık 0.4 parsec (yaklaşık 1.3 ışıkyılı) uzaklıkta yer almaktadır. Tüm halkalar yaklaşık olarak aynı eksendedir. (Photo from hubblesite.org)

Halkalar bir süpernova patlamasıyla dışarı fırlatılmamıştı, aksi takdirde birkaç ışık ayının hemen karşısına çıkacaklardı. (Dış halkaların patlamanın bulunduğu alandan uzaklığı, bir ışık yılı kadardır ve iç kısım, yarım yıldan biraz daha fazladır ve halkaların kinematiği bilinir.) Dolayısıyla, flaştan önce var olmuşlardır. Sadece bir patlama "aydınlatılmış" onları. Nisan 1990'da başlatılan Hubble teleskopu, 23-24 Ağustos 1990'da patlayan süpernova etrafındaki iç yüzüğü “gördü”. 1994 yılında Hubble fotoğraflarında iki dış, daha az parlak halka ilk keşfedildi.

Süpernova'nın kendisinin olağandışı özellikleri (kimyasal anomaliler), progenitör yıldıza ilişkin verilerle birleştiğinde, bilim adamlarına uzun bir süre önce iki büyük yıldızın kaynaşması sonucu oluşan mavi-süper-yoğunlaşan Sk -69 ° 202'nin oluştuğunu ileri sürmüşlerdir.Ama bunun kanıtlanması çok zor. Belki de üç boyutlu modellemenin yardımıyla yüzüklerin özelliklerinin başarılı bir açıklaması kısmen bu tür bir delil olarak işlev görür.

Hayatları boyunca, yıldızlar aktif olarak maddeyi kaybeder. Herkes en güzel gezegen bulutsularını bilir, bazen çok tuhaf bir formla. Doğanın tüm bu harikaları, çeşitli aşamalarda ortaya çıkabilen yıldız maddenin dışarı akışına bağlı olarak oluşur ve akışlar küresel olarak asimetrik olabilir. Hikayemizdeki kahramanlar istisna değildir – SN 1987A'nın halkası.

Maddenin pre-süpernovadan çıkışı, hem iç hem de her iki dış halkanın ortaya çıkmasına neden oldu. Son 20 yılda, yüzüklerin kökenini açıklamaya çalışan birçok model inşa edildi. Ancak, patlamadan önce yıldızın etrafındaki madde dağılımının özelliklerini dikkate almadılar. Bu muhtemelen hiçbir modelin gözlemlenebilir parametreler kümesini açıklayamamasıdır. Morris ve Podyadlovski başarılı görünüyor.

Tartışacağımız Morris ve Podsadlovski modelinde daha güçlü radyasyon daha yüksek bir gaz yoğunluğuna karşılık geliyor. Bu mühürlerin görünüşü, modelin yazarları, iki yıldızın birleşmesi sonucu ortaya çıkan süpernovanın ortaya çıkmasıdır.Model, yaklaşık 15 ve 5 güneş kütleli yıldızlardan oluşan ikili bir sistemi ele almaktadır. Daha büyük yıldız daha hızlı gelişir. Çekirdekdeki hidrojen yanar ve ana diziyi terk eder (bkz. Hertzsprung-Russell Diyagramı). Daha sonra yıldız genişler ve maddenin ikili sistemden diğerine aktarımı başlar (bkz. Şekil 3, panel). bir).

Şek. 3. Morris ve Podyadlovsky modeli. Böyle bir evrimsel şema özellikle halka oluşumuna yol açtı. panelbir: maddenin bir yıldızdan diğerine dengesiz transferini başlatır. Ortak bir kabuk oluşur (panelb). Bu aşamada, daha az kütlesel yıldız (solda) hala ana dizinin (MS) aşamasındayken, ikinci, daha masif ve buna bağlı olarak daha hızlı gelişen yıldız, kendi içinde bir karbon-oksijen (CO) çekirdeği oluşturmuştur. Yıldızlar ortak bir zarf içinde birbirlerine yaklaşır ve zarfın bir kısmı dağıtılır (panelc). Son olarak, birleştirme biter (panel)d: koyu mavi renk – bunlar mühürler, yani halka embriyolar; mavi – füzyon sırasında boşaltılan madde; kırmızı – kırmızı devin maviye dönüşümü sırasında boşaltılan madde; sarı – Mavi devin rüzgarı). 1000 yıllık rahatlamadan sonra mavi bir dev ortaya çıkar. Bu zamana kadar, saçılma kabuğu, üç halkanın “embriyolarını” içeren karmaşık bir yapı etrafında şekillenmiştir. Devin hızlı ve güçlü rüzgarı tüm yapıyı havaya uçurur. Birleşme sonrasında yaklaşık 20.000 yıl sonra meydana gelen süpernova patlamasından önce tüm halkalar hazır. Sadece içerisindeki maddeyi güçlü bir ultraviyole radyasyon akımıyla iyonize etmek için kalır. (Tartışılan makale astro-ph / 0703317 Şekil)

Böyle bir sistemdeki kütle transferi kararsızdır: ikinci yıldız, aktarım hızı çok yüksek ve “taşar” olduğundan, üzerine düşen tüm maddeyi “özümseyemez”. Sözde “ortak kabuk” oluşuyor – yani ikili sistem bir gaz bulutu içine daldırılıyor. Bu durumda, çift bileşenler yakınsamaya başlar (Şekil 3, panel). b) Çünkü açısal momentum, sistemden kabuk ile birlikte taşınır. Genel kabuğun madde kısmı atılır (Şekil 3, panel). c). Sonunda, yıldızlar birleşiyor.

Birleşmeden hemen sonra “büyük ve gevşek” bir şey oluşturulmalıdır. Bu kırmızı bir süper devir – nispeten soğuk (ve dolayısıyla kırmızı) dış tabakalara ve yaklaşık 1.500 güneş olan devasa bir yarıçapa sahip bir yıldız.Yıldızın ana kütlesi (20 güneş kütlesinin 12'si) devasa kalınlaşmış bir kabukta yoğunlaşmıştır. Birleşmeden sonra, oluşan yıldız hızla döner (tabii ki, sadece devasa büyüklüğü için hızlı). Bu nedenle, şekli küresel değildir. Maddenin bir kısmı, aşırı açısal momentumu alarak uzaklaşır. Yıldız görünüşünü değiştirir. Büzülüyor ve birleşmeden 1000 yıl sonra dev bir mavi ortaya çıkıyor (mavi renk dış tabakalarda yüksek sıcaklık ile ilişkilendiriliyor). Kırmızı üstdevinden çok daha kompakt ve hafiftir. Sonuçta, akan maddeye bağlı olarak birkaç güneş kütlesi bir yıldız tarafından kaybolabilir.

Şek. 4. Patlamadan önce maddenin etrafındaki madde dağılımı. Siyah noktalar mavi dev yıldız rüzgarı meselesini gösterir. Mavi ve yeşil – kabuğun maddesi. Yeşil (X, Z) = (0,4, 0,4) ve simetrik olarak (X, Z) = (0,4, -0,4) olarak gösterilen mühürler dış halkalar olacaktır (biz dilimin sağ yarısına bakıyoruz) meridional düzlem). Parsec'in X = 0.2'deki ekvatoral düzlemdeki conta bir iç halka haline gelecektir. Kutup ekseni – kutup ekseni Ekvator düzlemi – ekvator düzlemi (yıldızın tüm yıldızları, yıldızın ekvatoru, birleşmiş olan orbital çift düzlemle çakışır).Yıldız (0, 0) 'da. Şek. tartışılan yazıdan astro-ph / 0703317

Ortak kabuğun parçalarının birleştirilmesi ve dökülmesi sürecinde – yani, mavi devin ortaya çıkmasından önce – iç ve dış halkaların "embriyoları" zaten oluşmuştur. Mavi dev, kırmızı devlerden çok daha hızlı, güçlü bir yıldız rüzgarı yayar. Rüzgarın özü, atılan kabuğun madde ile çarpışır (Şekil 3 paneli). d). Yüksek yoğunluklu alanlar mavi devin rüzgârıyla daha uzaklara taşınır. Dış halkalar böyle oluşur. İç halka, mavi devin rüzgârının daha önce ekvatoral düzlemde akan maddeyle etkileşmesinden dolayı son görünümünü elde eder.

Şek. Şekil 4, birleşme sonrası 20.000 yıllık maddenin dağılımını göstermektedir (bu, patlamanın anına karşılık gelmektedir). Siyah noktalar rüzgar maddesini gösterir, renk bulutsunun maddesini gösterir. Şekil sistemin sadece yarısını göstermektedir, ikincisi ise simetriktir. Tüm sistemi temsil etmek için, Z ekseni etrafındaki görüntüyü yansıtın. Yıldız noktasında (0,0). Her şey patlamaya hazır.

Şimdi imgeyi görebilmek için. 1, sadece bir süpernova patlaması sonucu ortaya çıkan yapıyı vurgulamak ve doğru açıyı seçmek için gereklidir.Gerçekten de, süpernova öncesi mühürler patlamadan önce var olsa da, onları Dünya'dan görmek imkansızdı. Güçlü ultraviyole ışımasından kaynaklanan bir süpernova patlaması, bu contaların maddesinin iyonlaşmasına yol açar. Parlak halkalar böyle görünür.

Hareket halindeki halkaların görünümünün bütün resmine bakmak özellikle ilginçtir. Burada ve burada yapabilirsin. Filmlerden biri (merger.mpg veya S1, hangi siteden indirdiğinize bağlı olarak), yıldızın etrafındaki yapının birleşme sonucunda nasıl oluştuğunu gösterir. İkinci film (wind.mpg veya S2), mavi devin rüzgârının biçimlendirilmiş yapıya nasıl ayrıldığını gösterir. İlk filmin eylemi sadece 12 yıllık bir ölçekte gerçekleşiyor. İkinci film, 20.000 yıllık hikayeyi anlatıyor.

Simülasyon sonucunun (Şekil 1) halka sisteminin bir fotoğrafı ile karşılaştırılması (Şekil 2) yazarların işlerini yaptıklarını göstermektedir. Tüm sistemin görünümünü açıklamaya ek olarak, aynı zamanda halkaların kinematik özelliklerini tanımlayabildiler. Ve bunlar, dikkate alınan modelin doğru olması gerçeğinden yana ciddi argümanlar. Ve bu demek oluyor ki, supernova 1987A, iki yıldızın birleşmesiyle ilgili inanılmaz özelliklerini borçlu.

Kaynak: T. Morris, Ph. Podsiadlowski.SN 1987A Çevresindeki Üçlü Halka Bulutsusu: İkili Birleşmenin Parmak İzi // astro-ph / 0704317.

Sergey Popov


Like this post? Please share to your friends:
Bir cevap yazın

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