Ударное извержение гиперновых. Гиперновые представляют собой еще более сильные астрономические явления, чем сверхновые, причем энергии взрыва превышают энергии взрыва сверхновых более чем в десять раз. Эти мощные взрывы обычно сопровождаются мощными струями, которые создают отчетливые структуры ударных взрывов на полюсах звезды. Помимо запуска взрыва, струи вызывают мощную нестабильность жидкости внутри выброшенного материала, еще больше перемешивая внутренние вещества звезды. Недавние данные наблюдений позволяют предположить, что знаменитая сверхновая 1987А может быть тесно связана с реактивным взрывом и не иметь сферического взрыва, предсказанного в предыдущих одномерных моделях. Фото предоставлено: ASIAA/Ке-Юнг Чен
Звезды с массой от 10 до 30 масс Солнца на последних стадиях развития образуют железное ядро, которое в конечном итоге коллапсирует в нейтронную звезду. Этот коллапс высвобождает огромное количество гравитационной потенциальной энергии через нейтрино, вызывая ударную волну, которая уничтожает всю звезду.
Ударная волна распространяется в звезде со сверхзвуковой скоростью и играет решающую роль в формировании сверхновой. Когда ударная волна достигает поверхности звезды, энергия фотонов внутри ударной волны фактически начинает диффундировать к ее переднему краю, создавая чрезвычайно яркую вспышку, известную как «ударная вспышка сверхновой».
В зависимости от массы и радиуса звезды-прародителя этот всплеск длится недолго, обычно около нескольких часов, при этом излучение концентрируется в основном в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах и происходит значительно раньше кривой видимого блеска. Следовательно, его можно использовать в качестве сигнала-предвестника для прогнозирования взрывов сверхновых.
Новые симуляции, опубликованные в Astrophysical Journal, посвящены хорошо известной сверхновой 1987A, предоставляя уникальную возможность изучить эволюцию сверхновых, коллапсирующих ядра, в остатки сверхновых.
Исследование показало, что окружающая среда звезды-прародителя существенно влияет на вспышку, что позволяет предположить, что вспышку можно использовать для изучения условий вокруг взрывов сверхновых и вывода о связи между околозвездной средой и потерей массы звезды.
-
На ранних стадиях взрыва сверхновой мощная ударная волна прорывает внешнюю атмосферу звезды, и газ после взрыва заполняется турбулентными структурами. Фото предоставлено: ASIAA/Вун-И Чен
-
Взаимодействие между ударными волнами и межзвездной средой при ранних взрывах сверхновых: на ранних стадиях взрыва сверхновой сильная ударная волна сталкивается с межзвездной средой, окружающей звезду. Эта межзвездная среда часто имеет структуру «бублика», которая может возникнуть в результате потери массы звезды на поздних стадиях эволюции. Когда ударная волна сталкивается с этим материалом, она производит чрезвычайно яркие выбросы и интенсивные турбулентные явления. Взаимодействие между ударной волной и окружающим материалом дает важные ключи к пониманию потери массы звезд поздних стадий и динамики распространения ударной волны. Фото предоставлено: ASIAA/Вун-И Чен
Многомерное моделирование показало, что нестабильность жидкости во время ударного взрыва увеличивает яркость вспышки и продлевает ее продолжительность. Это существенно отличается от предыдущих одномерных моделей и фундаментально меняет наше понимание вспышек сверхновых.
«Взаимодействие между предшественниками радиации и окружающей средой имеет решающее значение для формирования сигнала ударного взрыва. Наше новое многомерное многозонное моделирование может более точно описать сложную динамику радиационного потока во время ударного взрыва», — отметил Вун-И Чен, первый автор статьи.
Доктор Масаоми Оно, соавтор исследования в ASIAA, добавляет: «Это исследование ясно показывает, что даже при сферических взрывах сигналы ударных взрывов, полученные на основе двумерной динамики радиационного потока, могут отличаться от сигналов, предсказанных одномерными моделями». Динамика многомерного радиационного потока необходима для того, чтобы «Оценка сигналов ударных взрывов от коллапса ядра сверхновых имеет решающее значение, особенно в неоднородной околозвездной среде».
«Эти симуляции предоставляют важные справочные данные для будущих наблюдений и прогнозов сверхновых. Рентгеновские и ультрафиолетовые космические телескопы следующего поколения будут фиксировать больше ударных вспышек сверхновых, улучшая наше понимание ранней эволюции сверхновых и окончательной эволюции массивных звезд», — подчеркнул доктор Ке-Юнг Чен, руководитель исследовательской группы.
