Galvenais zinātne

Supernovas paliekošā astronomija

Satura rādītājs:

Supernovas paliekošā astronomija
Supernovas paliekošā astronomija

Video: 200 MILIJUNA GODINA-Stara kozmička eksplozija. 2024, Jūnijs

Video: 200 MILIJUNA GODINA-Stara kozmička eksplozija. 2024, Jūnijs
Anonim

Supernovas paliekas, miglājs, kas palicis aiz supernovas, iespaidīgs sprādziens, kurā zvaigzne lielāko daļu savas masas izstumj vardarbīgi paplašinošā gružu mākonī. Spilgtākajā sprādziena fāzē izplešanās mākonis vienā dienā izstaro tikpat daudz enerģijas, cik Saule ir darījusi pēdējos trīs miljonos gadu. Šādi sprādzieni lielā galaktikā notiek aptuveni ik pēc 50 gadiem. Piena ceļa galaktikā tie ir novēroti retāk, jo lielāko daļu no tiem ir paslēpuši aizēnojošie putekļu mākoņi. Galaktiskās supernovas tika novērotas 1006. gadā Lupusā, 1054. gadā Taurus, 1572. gadā Kasiopēdijā (Tycho nova, nosaukta tā novērotāja Tycho Brahe vārdā) un visbeidzot 1604. gadā Serpensā, ko sauca par Keplera novu. Zvaigznes kļuva pietiekami spožas, lai dienas laikā tās būtu redzamas. Vienīgā neapbruņoto acu supernova, kas novērota kopš 1604. gada, bija Supernova 1987A Lielajā Magelāna mākoņā (Piena ceļa sistēmai tuvākā galaktika), kas ir redzama tikai no dienvidu puslodes. 1987. gada 23. februārī zilā supernāģu zvaigzne izgaismojās, lai tā pakāpeniski kļūtu par trešo lielumu, viegli redzama naktī, un pēc tam tā tika novērota katrā zinātnieku rīcībā esošajā viļņu garuma joslā. Spektrs parādīja ūdeņraža līnijas, kas izplešas ar ātrumu 12 000 km sekundē, kam sekoja ilgs lēns kritums. Ir zināmas 270 supernovas paliekas, gandrīz visas novērojot to spēcīgo radioizstarojumu, kas var iekļūt galaktikā aizsedzošajos putekļos.

Supernovas paliekas ir ļoti svarīgas galaktiku uzbūvei. Tie ir galvenais starpzvaigžņu gāzes sildīšanas avots, pateicoties to radītajiem magnētiskajiem satricinājumiem un vardarbīgiem triecieniem. Tie ir galvenais smago elementu avots, sākot no skābekļa uz augšu. Ja eksplodējošā masīvā zvaigzne joprojām atrodas molekulārajā mākonī, kurā tā izveidojās, izplešanās paliekas varētu saspiest apkārtējo starpzvaigžņu gāzi un izraisīt sekojošu zvaigžņu veidošanos. Paliekas satur spēcīgus triecienviļņus, kas rada materiāla pavedienus, kas izstaro gamma staru fotonus ar enerģiju līdz 10 14 elektronu voltiem un paātrinošiem elektroniem un atomu kodoliem līdz kosmisko staru enerģijām, no 10 9 līdz 10 15 elektronu voltiem uz daļiņu. Saules apkārtnē šie kosmiskie stari pārvadā apmēram tikpat daudz enerģijas uz kubikmetru kā zvaigžņu gaisma galaktikas plaknē, un viņi to nes tūkstošiem gaismas gadu virs plaknes.

Liela daļa no supernovas palieku radītā starojuma ir sinhronu starojums, ko rada elektroni, kas spirālveidīgi pārvietojas magnētiskajā laukā gandrīz ar gaismas ātrumu. Šis starojums krasi atšķiras no izstarojuma, ko rada elektroni, kas pārvietojas ar nelielu ātrumu: tas (1) ir stipri koncentrēts virzienā uz priekšu, (2) ir izkliedēts plašā frekvenču diapazonā, vidējai frekvencei pieaugot ar elektronu enerģiju, un (3) ļoti polarizēta. Daudzu dažādu enerģiju elektroni rada starojumu praktiski visos viļņu garumos, sākot ar radio caur infrasarkanajiem, optiskajiem un ultravioletajiem līdz pat rentgena un gamma stariem.

Apmēram 50 supernovas paliekas satur pulsārus, bijušās masīvās zvaigznes vērpjošās neitronu zvaigznes paliekas. Nosaukums cēlies no ārkārtīgi regulāri pulsējoša starojuma, kas izplatās kosmosā šaurā starā, kas aizsniedz novērotāju līdzīgi kā stariņš no bākas. Ir vairāki iemesli, kāpēc lielākajā daļā supernovas palieku nav redzamu pulsa. Varbūt sākotnējais pulsars tika izmests tāpēc, ka tur bija asimetriska sprādziena atgriezeniskā saite, vai arī supernova pulsara vietā izveidoja melnu caurumu, vai arī rotējošā pulsara stars neslaucās garām Saules sistēmai.

Supernovas paliekas izplešas četros posmos. Sākumā tie izplešas tik vardarbīgi, ka viņi vienkārši slauc visu vecāku starpzvaigžņu materiālu pirms viņiem, rīkojoties tā, it kā viņi izvērstos vakuumā. Satriektā gāze, kuru eksplozija uzkarsēja miljoniem kelvinu, ļoti labi neizstaro savu enerģiju un ir labi redzama tikai rentgena staros. Šis posms parasti ilgst vairākus simtus gadu, pēc tam apvalka rādiuss ir aptuveni 10 gaismas gadi. Tā kā notiek izplešanās, tiek zaudēta maz enerģijas, bet temperatūra pazeminās, jo tā pati enerģija tiek sadalīta arvien lielākā tilpumā. Zemāka temperatūra veicina lielāku emisiju, un otrās fāzes laikā supernovas paliekas izstaro savu enerģiju visattālākajos, vēsākajos slāņos. Šis posms var ilgt tūkstošiem gadu. Trešais posms notiek pēc tam, kad apvalks ir sasniedzis starpzvaigžņu materiāla masu, kas ir salīdzināma ar vai lielāka par tās pašu; paplašināšanās līdz tam ir ievērojami palēninājusies. Blīvais materiāls, kas galvenokārt ir starpzvaigžņu ārējā mala, izstaro atlikušo enerģiju simtiem tūkstošu gadu. Pēdējā fāze tiek sasniegta, kad spiediens supernovas paliekās kļūst salīdzināms ar starpzvaigžņu vides spiedienu ārpus paliekas, tāpēc paliekas zaudē savu atšķirīgo identitāti. Izplešanās vēlākajos posmos galaktikas magnētiskais lauks ir svarīgs, lai noteiktu vāji izplešanās gāzes kustības. Pat pēc tam, kad lielākā daļa materiāla ir saplūdusi ar vietējo starpzvaigžņu vidi, varētu būt palikuši ļoti karstas gāzes reģioni, kas rada mīkstus rentgenstarus (ti, dažus simtus elektronu voltu), kas ir novērojami lokāli.

Nesen novērotās galaktiskās supernovas ir pirmajās ierosinātās evolūcijas fāzēs. Keplera un Taičo novu vietās ir redzami smagi aizēnojoši mākoņi, un atlikušie optiskie objekti tagad ir neuzkrītoši kvēlojošas gāzes mezgli. Netālu no Tycho novas, Kasiopēdijā, atrodas līdzīgi optiski nenozīmīgi gudroni, kas, šķiet, ir vēl viena supernovas eksplozijas paliekas. Tomēr ar radioteleskopu situācija ir ļoti atšķirīga: Kasiopejas paliekas ir spēcīgākais radio avots visās debesīs. Šīs paliekas, sauktas par Cassiopeia A, pētījums atklāj, ka tur aptuveni 1680. gadā notika supernovas eksplozija, kuru novērotāji nokavēja aizklājošo putekļu dēļ.

Ievērojamas supernovas paliekas