Моделирование показывает форму газового облака слева и вихри или области быстро вращающегося потока справа. Каждое кольцо представляет собой более поздний период эволюции облака. Он показывает, как газовое облако, которое вначале представляло собой ровное кольцо без вращения, по мере развития вихрей становится комковатым кольцом. Со временем газ распадается на отдельные сгустки. Фото: Майкл Вадас, Лаборатория научных вычислений и потоков, Мичиганский университет.
Физики часто обращаются к нестабильности Рэлея-Тейлора, чтобы объяснить, почему в плазме образуются жидкие структуры, но это может быть не полная история, когда речь идет о кольце водородных сгустков вокруг сверхновой 1987А, как показывают исследования Мичиганского университета.
В исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters, команда утверждает, что нестабильность Кроу лучше объясняет «Жемчужная нить» окружает остаток звезды и проливает свет на давнюю астрофизическую загадку.
«Самое интересное в этом то, что здесь может действовать тот же механизм, который разрушает следы самолетов.» — сказал Майкл Вадас, автор исследования и аспирант в области машиностроения на момент написания работы.
В следах реактивных самолетов нестабильность Кроу создает разрывы в гладкой линии облаков из-за спиралевидного воздушного потока, выходящего из конца каждого крыла, известного как вихри на законцовках крыльев. Эти вихри перетекают друг в друга, создавая зазоры — это мы можем видеть из-за водяного пара в выхлопных газах. И нестабильность Кроу может сделать то, чего не смог Рэлей-Тейлор: предсказать количество сгустков, видимых вокруг остатка.
«Нестабильность Рэлея-Тейлора могла бы подсказать вам, что могут быть сгустки, но было бы очень сложно извлечь из этого число.» — сказал Вадас, который сейчас является научным сотрудником Калифорнийского технологического института.
Сверхновая 1987А является одним из самых известных звездных взрывов, поскольку она находится относительно близко к Земле на расстоянии 163 000 световых лет, а ее свет достиг Земли в то время, когда существовали сложные обсерватории, чтобы наблюдать за ее эволюцией. Это первая сверхновая, видимая невооруженным глазом после сверхновой Кеплера в 1604 году, что делает ее невероятно редким астрофизическим событием, сыгравшим огромную роль в формировании нашего понимания звездной эволюции.
Хотя многое еще неизвестно о взорвавшейся звезде, считается, что газовое кольцо, окружающее звезду перед взрывом, образовалось в результате слияния двух звезд. Эти звезды выделяли водород в пространство вокруг себя, становясь голубыми гигантами за десятки тысяч лет до сверхновой. Это кольцеобразное облако газа затем подверглось воздействию потока высокоскоростных заряженных частиц, исходящих от голубого гиганта, известного как звездный ветер. Считается, что сгустки образовались еще до взрыва звезды.
Исследователи смоделировали, как ветер выталкивает облако наружу, одновременно волоча его по поверхности, при этом верхняя и нижняя части облака выталкиваются быстрее, чем середина. Это привело к тому, что облако свернулось само по себе, что вызвало нестабильность Вороны и заставило его распасться на довольно ровные комки, которые стали ниткой жемчуга. Предсказанная цифра 32 очень близка к наблюдаемым 30–40 сгусткам вокруг остатка сверхновой 1987А.
«Это важная часть того, почему мы думаем, что это нестабильность Кроу.» – сказал Эрик Джонсен, профессор машиностроения Университета Ум и старший автор исследования.
Команда увидела намеки на то, что нестабильность Кроу может предсказать образование большего количества колец из бусинок вокруг звезды, дальше от кольца, которое выглядит наиболее ярким на изображениях телескопа. Они были рады видеть, что на снимке, сделанном камерой ближнего инфракрасного диапазона космического телескопа Джеймса Уэбба, сделанном в августе прошлого года, появилось больше сгустков, объяснил Вадас.
Команда также предположила, что нестабильность Кроу может иметь место, когда пыль вокруг звезды оседает на планеты, хотя для изучения этой возможности необходимы дальнейшие исследования.
Соавторами исследования являются Уильям Уайт и Аарон Таун, аспирант и доцент кафедры машиностроения соответственно; и Хит ЛеФевр и Кэролин Куранц, научный сотрудник и доцент кафедры ядерной инженерии и радиологических наук соответственно; все в УМ.
Информация от: Мичиганским университетом
