ОСТА́ТКИ ВСПЫ́ШЕК СВЕРХНО́ВЫХ
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
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.
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.