Подпишитесь на наши новости
Вернуться к началу с статьи up
 

ОСТА́ТКИ ВСПЫ́ШЕК СВЕРХНО́ВЫХ

  • рубрика

    Рубрика: Физика

  • родственные статьи
  • image description

    В книжной версии

    Том 24. Москва, 2014, стр. 577

  • image description

    Скопировать библиографическую ссылку:




Авторы: Д. Ю. Цветков

ОСТА́ТКИ ВСПЫ́ШЕК СВЕРХНО́ВЫХ, ту­ман­но­сти, воз­ни­каю­щие по­сле взры­вов сверх­но­вых звёзд. О. в. с. со­сто­ят из вы­бро­шен­но­го взры­вом ве­ще­ст­ва звез­ды и по­гло­щён­но­го («сгре­бён­но­го») удар­ной вол­ной меж­звёзд­но­го ве­ще­ст­ва.

Воз­мож­ны два сце­на­рия вспы­шек сверх­но­вых звёзд. 1. Бе­лый кар­лик, на­ка­п­ли­вая па­даю­щее на не­го ве­ще­ст­во звез­ды-спут­ни­ка, дос­ти­га­ет кри­тич. мас­сы, по­сле че­го на­чи­на­ет­ся его стре­ми­тель­ное сжа­тие и про­ис­хо­дит тер­мо­ядер­ный взрыв, пол­но­стью раз­ру­шаю­щий звез­ду (т. н. тер­мо­ядер­ные сверх­но­вые). 2. Мас­сив­ная звез­да, ис­чер­пав тер­мо­ядер­ное то­п­ли­во, кол­лап­си­ру­ет под дей­ст­ви­ем сил собств. гра­ви­та­ции; при этом яд­ро сжи­ма­ет­ся и пре­вра­ща­ет­ся в ней­трон­ную звез­ду или чёр­ную ды­ру, а внеш­ние слои сбра­сы­ва­ют­ся (т. н. кол­лап­си­рую­щие сверх­но­вые).

В обо­их слу­ча­ях взрыв вы­бра­сы­ва­ет в ок­ру­жаю­щую сре­ду всё ве­ще­ст­во звез­ды или бóль­шую его часть со ско­ро­стью, дос­ти­гаю­щей 10% от ско­ро­сти све­та. Ср. ско­рость рас­ши­ре­ния обо­ло­чек у тер­мо­ядер­ных сверх­но­вых со­став­ля­ет 8–12 тыс. км/с, у кол­лап­си­рую­щих – 3–8 тыс. км/с. При столк­но­ве­нии вы­бро­шен­но­го ве­ще­ст­ва с око­ло­звёзд­ным или меж­звёзд­ным га­зом воз­ни­ка­ет удар­ная вол­на, на­гре­ваю­щая газ до темп-ры по­ряд­ка 10 млн. К.

Туманность SNR 0509-67.5 в Большом Магеллановом Облаке, типичный оболочечный остаток вспышки сверхновой. Рентгеновское изображение обсерватории «Чандра» (показано зелёным и голубым цветом) наложено на...

Эво­лю­ция О. в. с. оп­ре­де­ля­ет­ся взаи­мо­дей­ст­ви­ем вы­бро­шен­но­го при взры­ве сверх­но­вой ве­ще­ст­ва с ок­ру­жаю­щей меж­звёзд­ной сре­дой. О. в. с. в про­цес­се сво­его раз­ви­тия про­хо­дят че­рез сле­дую­щие ста­дии. 1. Сво­бод­ное рас­ши­ре­ние вы­бро­шен­но­го ве­ще­ст­ва про­дол­жа­ет­ся до тех пор, по­ка мас­са вы­ме­тен­но­го удар­ной вол­ной меж­звёзд­но­го ве­ще­ст­ва не пре­вы­сит мас­су вы­бро­шен­но­го звёзд­но­го ве­ще­ст­ва. Про­дол­жи­тель­ность этой ста­дии со­став­ля­ет от не­сколь­ких де­сят­ков до не­сколь­ких со­тен лет, в за­ви­си­мо­сти от плот­но­сти ок­ру­жаю­щей га­зо­вой сре­ды. 2. Удар­ная вол­на су­ще­ст­вен­но за­мед­ля­ет­ся, воз­ни­ка­ет воз­врат­ная удар­ная вол­на, дви­жу­щая­ся к цен­тру адиа­ба­ти­че­ски ос­ты­ваю­ще­го О. в. с. Столк­но­ве­ния удар­ных волн го­ря­че­го га­за со­про­во­ж­да­ют­ся мощ­ным рент­ге­нов­ским из­лу­че­ни­ем. 3. Внеш­няя обо­лоч­ка О. в. с. ох­ла­ж­да­ет­ся и фор­ми­ру­ет­ся тон­кая (тол­щи­ной ме­нее 1 пк) и плот­ная (с кон­цен­тра­ци­ей 1–100 млн. ато­мов в 1 м3) обо­лоч­ка во­круг очень го­ря­чей (с темп-рой неск. млн. К) внутр. по­лос­ти. На­сту­па­ет фа­за ра­диа­тив­но­го ох­ла­ж­де­ния. Обо­лоч­ка О. в. с. ста­но­вит­ся дос­туп­ной для на­блю­де­ния в ви­ди­мом диа­па­зо­не спек­тра бла­го­да­ря ре­ком­би­на­ции ио­ни­зо­ван­ных ато­мов во­до­ро­да и ки­сло­ро­да. 4. Внутр. по­лость О. в. с. ох­ла­ж­да­ет­ся; плот­ная обо­лоч­ка про­дол­жа­ет рас­ши­рять­ся под влия­ни­ем собств. инер­ции. На этой ста­дии О. в. с. луч­ше все­го на­блю­дать в ра­дио­ли­ни­ях ато­мов ней­траль­но­го во­до­ро­да. 5. При­мер­но че­рез неск. со­тен ты­сяч лет ско­рость рас­ши­ре­ния обо­лоч­ки за­мед­ля­ет­ся до сред­не­ста­ти­стич. ско­ро­стей га­зо­вых об­ла­ков в ок­ру­жаю­щем про­стран­ст­ве (ок. 10 км/с). Раз­мер О. в. с. при этом мо­жет дос­тичь не­сколь­ких де­сят­ков пар­сек.

О. в. с. под­раз­де­ля­ют­ся на 3 осн. ти­па: обо­ло­чеч­ные, пле­рио­ны и ком­би­ни­ро­ван­ные. Обо­ло­чеч­ные О. в. с. ха­рак­те­ри­зу­ют­ся плот­ной го­ря­чей обо­лоч­кой, ко­то­рая на­блю­да­ет­ся как коль­це­об­раз­ная струк­ту­ра с рез­кой внеш­ней гра­ни­цей (рис.). Пле­рио­ны (от греч. πλήρης  – за­пол­нен­ный) име­ют аморф­ную струк­ту­ру, из­лу­че­ние кон­цен­три­ру­ет­ся к цен­тру О. в. с. Ком­би­ни­ро­ван­ные О. в. с. мо­гут вы­гля­деть как обо­ло­чеч­ные или как пле­рио­ны в за­ви­си­мо­сти от диа­па­зо­на из­лу­че­ния, в ко­то­ром про­во­дят­ся на­блю­де­ния. Раз­ли­ча­ют тер­маль­ные ком­би­ниро­ван­ные О. в. с., они вы­гля­дят как обо­ло­чеч­ные в ра­дио­диа­па­зо­не и как пле­рио­ны в рент­ге­нов­ских лу­чах, и пле­ри­он­ные ком­би­ни­ро­ван­ные О. в. с., ко­то­рые на­блю­да­ют­ся как пле­рио­ны и в ра­дио-, и в рент­ге­нов­ском диа­па­зо­нах, од­на­ко так­же име­ют обо­лоч­ку.

О. в. с. мож­но на­блю­дать в на­шей Га­лак­ти­ке и со­сед­них га­лак­ти­ках Ме­ст­ной груп­пы. В Га­лак­ти­ке из­вест­но ок. 300 О. в. с., в Ма­гел­ла­но­вых Об­ла­ках – ок. 60. Мно­го­числ. по­пу­ля­ции О. в. с. об­на­ру­же­ны в га­лак­ти­ках M31, M33, M81, M101, NGC 6946 и др.

Наи­бо­лее из­вест­ные и хо­ро­шо изу­чен­ные О. в. с. в Га­лак­ти­ке – Кра­бо­вид­ная ту­ман­ность, Кас­сио­пея A, О. в. с. Ти­хо Бра­ге и Ке­п­ле­ра. В Боль­шом Ма­гел­ла­но­вом Об­ла­ке мож­но на­блю­дать ран­нюю ста­дию фор­ми­ро­ва­ния О. в. с. по­сле вспыш­ки сверх­но­вой SN 1987A. Кра­бо­вид­ная ту­ман­ность – ос­та­ток взры­ва кол­лап­си­рую­щей сверх­но­вой, яр­кую вспыш­ку ко­то­рой на­блю­да­ли в 1054. Это пле­ри­он, в цен­тре ко­то­ро­го на­хо­дит­ся пуль­сар – ней­трон­ная звез­да, ос­та­ток скол­лап­си­ро­вав­ше­го яд­ра звез­ды. Энер­гия, вы­де­ляю­щая­ся при за­мед­ле­нии вра­ще­ния пуль­са­ра, обес­пе­чи­ва­ет све­че­ние ту­ман­но­сти. Кас­сио­пея A – са­мый яр­кий ра­дио­ис­точ­ник на зем­ном не­бе, од­на­ко в оп­тич. диа­па­зо­не ту­ман­ность очень туск­лая. Это обо­ло­чеч­ный О. в. с., ос­та­ток взры­ва кол­лап­си­рую­щей сверх­но­вой, ко­то­рый, ве­ро­ят­но, про­изо­шёл ок. 1680, од­на­ко на Зем­ле вспыш­ка не на­блю­да­лась. О. в. с. Ти­хо Бра­ге и Ке­п­лера – обо­ло­чеч­ные, об­ра­зо­вав­шие­ся по­сле вспы­шек тер­мо­ядер­ных сверх­но­вых, на­блю­дав­ших­ся со­от­вет­ст­вен­но в 1572 и 1604.

О. в. с. иг­ра­ют важ­ную роль в эво­люции меж­звёзд­ной сре­ды: они на­гре­ва­ют её, пе­ре­ме­ши­ва­ют и обо­га­ща­ют тя­жё­лы­ми хи­мич. эле­мен­та­ми. На фрон­те удар­ной вол­ны про­ис­хо­дит ус­ко­ре­ние за­ря­жен­ных час­тиц – воз­ни­ка­ют кос­мич. лу­чи сверх­вы­со­ких энер­гий. Столк­но­ве­ние рас­ши­ряю­щих­ся О. в. с. с плот­ны­ми га­зо­во-пы­ле­вы­ми об­ла­ка­ми мо­жет ини­ции­ро­вать про­цесс звез­до­об­ра­зо­ва­ния.

Лит.: Ло­зин­ская ТА. Сверх­но­вые звез­ды и звезд­ный ве­тер. Взаи­мо­дей­ст­вие с га­зом Га­лак­ти­ки. М., 1986; Vink J. Supernova remnants: the X-ray perspective // Astronomy and Astrophysics Reviews. 2012. Vol. 20. № 1.

Вернуться к началу