A A A A Автор Тема: О природе пары колец остатка сверхновой SN 1987A  (Прочитано 3609 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн KostyrkoАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 3 728
  • Рейтинг: +87/-2
    • Show only replies by Kostyrko
Особенностью остатка сверхновой SN 1987A (сверхновая типа II) являются два неярких кольца, симметрично расположенных на расстоянии десятка световых лет от места вспышки.
Природу этих колец можно объяснить следующим образом.
Звездой-предшественницей SN 1987A был голубой сверхгигант Sanduleak -69° 202 с массой около 17 масс Солнца. В результате действия звездного ветра вокруг такой звезды на расстоянии нескольких парсек от нее образуется тонкая, плотная и холодная сферическая оболочка.
На месте вспышки сверхновой типа II должна находиться нейтронная звезда – пульсар. Пульсар быстро вращается и  испускает два узконаправленных потока излучения, направленных в противоположные стороны. Как правило, ось вращения не совпадает с направлением потоков излучения. В результате вращения нейтронной звезды поток может попадать в поле зрения внешнего наблюдателя через равные промежутки времени – так образуются импульсы пульсара.
Обладающие большой мощностью узконаправленные потоки излучения пульсара возбуждают газ в сферической оболочке звезды-предшественницы, вызывая свечение этой оболочки в месте облучения. Понятно, что при этом должны возникнуть два светящихся кольца.
Исходя из геометрии взаимного расположения земного наблюдателя, пары колец и места вспышки SN 1987A ясно, что узконаправленный поток излучения пульсара проходит в стороне от земного наблюдателя. Поэтому возможность прямого наблюдения пульсара крайне затруднена.
Через некоторое время ударная волна взрыва сверхновой поглотит сферическую оболочку звезды-предшественницы. По этой причине явление двойных колец не наблюдается в близких остатках сверхновых, которые являются достаточно старыми. В молодых же, но далеких остатках двойные кольца не наблюдаются по причине слабости излучения.
Таким образом, существуют серьезные аргументы в пользу того, что система двойных колец SN 1987A – это результат проявления деятельности пульсара.
Приведенное объяснение природы пары колец SN 1987A позволяет провести некоторые дополнительные наблюдения, например, движение пульсара относительно оболочки звезды-предшественницы, характер эволюции этой оболочки, вариации потока излучения пульсара и т. д.
Есть ли другие объяснения феномена пары колец SN 1987A, опирающиеся только на известные физические явления?

Quest

  • Гость
Скажите пожалуйста, а каким образом магнитное поле может возбуждать атомы оболочек?
Ведь сила Лоренца, если я помню правильно, действует всегда перпендикулярно движению заряженной частицы.

Оффлайн Oleg Tuchin

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 2 160
  • Рейтинг: +84/-7
  • Ad astra per aspera et per ludum
    • Skype - OlegTuchin
    • Show only replies by Oleg Tuchin
    • Любительская астрономия
На 1 снимке, полученном космическим телескопом им. Хаббла (HST) методом сложения ряда фотографий в 3 фильтрах в феврале, сентябре 1994 г. и марте 1995 г., изображен остаток от взрыва сверхновой SN 1987A расположенный в Большом Магеллановом Облаке.

Три газовых кольца образовались после взрыва сверхновой около 20000 лет назад.
Нагретый взрывом ионизированный азот и водород излучают в красном свете.
Две яркие звезды на внешних кольцах были удалены при компьютерной обработки.
Остальные звезды кажутся беловатыми.
Кольца образовались под действием волнового удара перемещающегося со скоростью более 50 млн. км в час.
Астрономы ожидали, что выброшенное вещество SN 1987A столкнется с внутренним кольцом, разрушит его и повысит температуру газа на миллионы градусов.
Но только в 1997 г. HST открыл единственную «горячую точку» на внутреннем кольце в видимых лучах.
Анализируя результаты наблюдений, ученые сделали вывод, что горячее пятно образовалось в 1995 г.
На 2 снимке показаны цветные изображения, полученные HST в 1996-7 годах (слева), май 2002 г. (справа).

Таким образом, за несколько лет количество горячих точек выросло от 1 до 17.
Излучение нагретого азота показано красным цветом, а горячие точки излучают в линии водорода и кажутся белыми.
Видно также, что в центре звезда уже не наблюдается.
6 июня 2002 г.
SPACEFLIGHT NOW
Любительская астрономия: http://tutchin.narod.ru/astramat/index.htm
Основные оптические характеристики телескопа
•  Диаметр объектива: 250 мм
•  Оптическая система: зеркальный телескоп (рефлектор)
Саnon 1300D

Оффлайн KostyrkoАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 3 728
  • Рейтинг: +87/-2
    • Show only replies by Kostyrko
Скажите пожалуйста, а каким образом магнитное поле может возбуждать атомы оболочек?
Ведь сила Лоренца, если я помню правильно, действует всегда перпендикулярно движению заряженной частицы.

Мощное электромагнитное излучение (не магнитное поле!) распространяется симметрично от пульсара внутри двух конусов небольшого угла раствора.
Диапазон этого электромагнитного излучения очень широк – от радио- до гамма- диапазона.
Оболочка звезды-предшественницы является холодной, что означает низкую степень ее ионизации. Оболочка содержит уплотненное межзвездное вещество, сгребённое звездным ветром звезды-предшественницы. Т. е., состав этой оболочки близок к составу межзвездной среды: атомарный водород, гелий, пылевые частицы и т. д.
Мощности электромагнитного излучения пульсара в месте облучения оболочки достаточно для ионизации (полной или частичной) ее вещества и нагрева пыли. Т. о., пара колец SN 1987A (место облучения пульсаром оболочки звезды-предшественницы) должна излучать в многочисленных эмиссионных линиях, а также в инфракрасном диапазоне. В частности, достаточно сильной должна быть линия лайман-альфа.

Оффлайн KostyrkoАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 3 728
  • Рейтинг: +87/-2
    • Show only replies by Kostyrko

С течением времени пара колец остатка сверхновой SN 1987A может каким-либо образом перемещаться, например, вследствие прецессии оси вращения пульсара. В результате этого земной наблюдатель через некоторое время может получить возможность непосредственно наблюдать импульсы излучения пульсара.
Имеется ли в действительности перемещение пары колец SN 1987A, и не появится ли в обозримом будущем возможность непосредственного наблюдения импульсов пульсара?

С уважением, Костырко Леонид Николаевич.

Оффлайн T101

  • *****
  • Сообщений: 4 702
  • Рейтинг: +81/-10
  • Михаил
    • Show only replies by T101
Фёдор Михайлович Достоевский:
— Ежели русский вам скажет, что не любит Родину, не верьте ему, он не русский.

Оффлайн KostyrkoАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 3 728
  • Рейтинг: +87/-2
    • Show only replies by Kostyrko
Цитата bob: «Пульсаром "жёлтые линии" почти нельзя объяснить вот этих "красных" штук…»

Объяснение здесь простое.
Наблюдаемое излучение пульсара испускается в узком конусе. Интенсивность излучения максимальна вблизи оси конуса и уменьшается к его периферии. Чем больше интенсивность излучения, тем большую толщу межзвездной среды способен подсветить (ионизовать) пульсар. На приведенной Вами картинке видно, что толщина подсвеченного межзвездного вещества как раз и уменьшается от предполагаемой оси конуса (желтые линии) к его периферии, что Вы и обозначили красными линиями.

Оффлайн KostyrkoАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 3 728
  • Рейтинг: +87/-2
    • Show only replies by Kostyrko
Цитата Тать: «Пульсаром также не объяснить и малое кольцо».

Механизм подсветки пульсаром объясняет природу лишь пары больших колец. Для объяснения малого кольца необходимо привлечение других механизмов.

Оффлайн KostyrkoАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 3 728
  • Рейтинг: +87/-2
    • Show only replies by Kostyrko
Известен и другой объект с подобной структурой колец – туманность Песочные часы (http://en.wikipedia.org/wiki/Hourglass_Nebula).
В контексте настоящей темы возникает вопрос: имеются ли указания на то, что туманность Песочные часы образовалась в результате вспышки сверхновой звезды?

Оффлайн Тать

  • *****
  • Сообщений: 9 949
  • Рейтинг: +71/-15
    • Show only replies by Тать
Много колец, что интересно- просматривается та же геометрия, что и нарисованная Боб


На этой странице Хаббла говорят о выбросах звездного вещества, которое сопровождает медленную смерть подобных Солнцу звезд.
 The results are of great interest because they shed new light on the poorly understood ejection of stellar matter which accompanies the slow death of Sun-like stars.
 В этом PDF документе подробно рассмотрена кинематика этой планетарной туманности The Etched Hourglass Nebula MyCnl8: I1 A Spatio-Kinematic Model

 Есть еще Southern Crab Nebula или Hen2-104, справа центральная часть крупно. Считается, что там пара красный гигант + белый карлик. Тоже похожая конструкция.


Вот здесь Planetary Nebula or Supernova хорошо  рассказано о туманностях различной природы. Например туманность Eskimo Nebula может иметь такую же форму, но смотрим по оси и видим такое


Еще из той породы PIA04216: Ant nebula 


Calabash Nebula ниже NGC 6302 или Bug Nebula
 

Boomerang Nebula


Таким образом видно, что возникшие по самым разным причинам формы туманности - выброса получаются похожими.



В.Высоцкий: " Ловко пользуется Тать тем, что может он летать"

Оффлайн bob

  • *****
  • Сообщений: 32 151
  • Рейтинг: +790/-133
  • Carthago delenda est
    • Show only replies by bob
Известен и другой объект с подобной структурой колец – туманность Песочные часы (http://en.wikipedia.org/wiki/Hourglass_Nebula).
В контексте настоящей темы возникает вопрос: имеются ли указания на то, что туманность Песочные часы образовалась в результате вспышки сверхновой звезды?
Я в той теме "обрисовал" характерные формы туманности вот для чего: да, и при вспышке новой, и при медленной накачке планетарной туманности новоподобной переменной, и, как выяснилось, при сверхновой (наконец-то мы имеем близкую 1987А для наблюдений ранних фаз) - образуются изогнутые линии и несферичность выбросов. Вывод довольно прост - магнитное поле родительской звезды, а уж тем более коллапсара - очень велико. Именно электромагнитные поля дают всякого рода искривлённые поверхности истечения вещества и энергетической накачки. Все вышеперечисленные картинки очень напоминают слои солнечной короны, но протяжённостью в световые годы. У Солнца всё визуально ограничено вблизи. А, если подсветить всю гелиосферу и раздуть, сделать видимыми все потоки звёздного ветра, - как раз и будет что-то вроде этих рисунков.

Оффлайн Тать

  • *****
  • Сообщений: 9 949
  • Рейтинг: +71/-15
    • Show only replies by Тать
bob
Цитата
Все вышеперечисленные картинки очень напоминают слои солнечной короны, но протяжённостью в световые годы.
Вот она корона, что то не похоже

 Сделано с помощью специально для этой цели построенной корональной камеры, установленной на телескопе в Мессине (Южная Африка). Для камеры спроектирован фильтр, плотность которого, т.е. способность блокировать свет, значительно уменьшается с увеличением расстояния от центра фильтра, компенсируя таким образом разницу между более яркими внутренними частями короны на краю Солнца и гораздо более слабыми внешними областями короны.
Цитата
А, если подсветить всю гелиосферу и раздуть, сделать видимыми все потоки звёздного ветра, - как раз и будет что-то вроде этих рисунков.
Американские ученые нащупали форму гелиосферы тоже не похоже.
В.Высоцкий: " Ловко пользуется Тать тем, что может он летать"

Оффлайн bob

  • *****
  • Сообщений: 32 151
  • Рейтинг: +790/-133
  • Carthago delenda est
    • Show only replies by bob
"Лучики" на короне - это срезы поверхностей. Давно известный факт. См. пояснительный рис. внизу.

Оффлайн Тать

  • *****
  • Сообщений: 9 949
  • Рейтинг: +71/-15
    • Show only replies by Тать
bob
Цитата
"Лучики" на короне - это срезы поверхностей. Давно известный факт.
Ссылочку для прочитать?
В.Высоцкий: " Ловко пользуется Тать тем, что может он летать"

Оффлайн bob

  • *****
  • Сообщений: 32 151
  • Рейтинг: +790/-133
  • Carthago delenda est
    • Show only replies by bob
Ссылочку для прочитать?
Трудно. По Шкловскому помню. Давно.

Оффлайн KostyrkoАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 3 728
  • Рейтинг: +87/-2
    • Show only replies by Kostyrko
Цитата Тать: «Много колец…»

Да, это видно на изображении туманности Песочные часы. Картина существования нескольких оболочек соответствует современным представлениям и наблюдениям:
http://www.astronet.ru/db/msg/1188340
http://www.astronet.ru/db/msg/1188533

Оффлайн KostyrkoАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 3 728
  • Рейтинг: +87/-2
    • Show only replies by Kostyrko
Цитата bob: «Вывод довольно прост - магнитное поле родительской звезды, а уж тем более коллапсара - очень велико. Именно электромагнитные поля дают всякого рода искривлённые поверхности истечения вещества и энергетической накачки. Все вышеперечисленные картинки очень напоминают слои солнечной короны, но протяжённостью в световые годы. У Солнца всё визуально ограничено вблизи. А, если подсветить всю гелиосферу и раздуть, сделать видимыми все потоки звёздного ветра, - как раз и будет что-то вроде этих рисунков».

Пульсар, образовавшийся в результате взрыва сверхновой, если он обладает сильным магнитным полем, при вращении должен образовывать вокруг себя вихревые структуры, чего не наблюдается. Даже если ось вращения пульсара в остатке сверхновой SN 1987A практически совпадает с его магнитной осью, изображение кольцевой структуры все же не очень соответствует такому приближению. Сложно объяснить влиянием магнитного поля родительской звезды также и структуру туманности Песочные часы.
Да и магнитное поле после вспышки сверхновой становится большим только вблизи пульсара. На масштабах же порядка размеров кольцевой структуры (1 св. год) магнитное поле, по крайней мере, не возрастает после взрыва.

Оффлайн KostyrkoАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 3 728
  • Рейтинг: +87/-2
    • Show only replies by Kostyrko
Еще одним объектом, наблюдаемые свойств которого могут быть объяснены «подсветкой» пульсаром оболочки, уплотненной звездным ветром предшественницы сверхновой, является крайне интересный объект SS 433 (http://www.astronet.ru/db/msg/1188516).
Уникальной особенностью этого объекта является наличие в его спектре трёх систем сильных эмиссионных линий водорода и нейтрального гелия. Длины волн стационарных линий близки к их лабораторным значениям. Две другие системы линий перемещаются по спектру с периодом 164 суток, причём смещения достигают громадной величины, ~ 1000 Ангстрем, соответствующие лучевые скорости меняются от +50000 до -30000 км/с. Центр симметрии смещения подвижных эмиссионных линий сдвинут относительно стационарных линий в красную часть спектра приблизительно на двести Ангстрем.

Такое поведение спектральных линий можно объяснить следующим.
Объект SS 433 расположен в плерионе – остатке вспышки сверхновой, что позволяет предполагать наличие в объекте пульсара. Пусть ось вращения пульсара прецессирует с периодом в 164 суток. Пусть также излучающие пятна пульсара находятся вблизи оси его вращения, и вращение пульсара практически не расширяет узкий конус излучения.
Другой вариант объяснения – пульсар без прецессии, но с периодом вращения 164 суток и углом 20 градусов между магнитной осью и осью вращения пульсара.
При таких условиях пульсар подсвечивает (ионизует) вещество оболочки, образуя на оболочке два ярких пятна. Пятна находятся в диаметрально противоположных областях оболочки и  перемещаются по ней с лучевой скоростью примерно 40000 км/с. Такая скорость перемещения пятен, учитывая период прецессии 164 суток и кинематическую модель, примерно такую как на рис. 3 из статьи, дают радиус оболочки порядка 0,01-0,1 св. года. Если радиус оболочки предшественницы сверхновой SN 1987A (звезда спектрального класса В) около 0,5 св. года, то прародительница объекта SS 433 была менее горячей.

Когда подсвеченное пульсаром пятно на оболочке приближается к наблюдателю, соответствующие эмиссионные спектральные линии приобретают фиолетовое смещение. Если же пятно удаляется от наблюдателя, линии приобретают красное смещение. Сдвиг центра симметрии смещения подвижных эмиссионных линий можно объяснить отличием формы оболочки от идеальной сферы. При этом в период, когда пятна на оболочке имеют максимальную лучевую скорость, пульсар находится ближе к пятну, приближающемуся к наблюдателю. В таком случае подвижные эмиссионные линии, смещенные к фиолетовому концу спектра, должны быть более насыщенными и более узкими, чем линии, смещенные к красному концу спектра. Такая картина действительно наблюдается, как видно на рис. 1.
Наблюдаемая переменность профилей подвижных эмиссионных линий, имеющих многокомпонентную структуру, свидетельствует о неоднородностях оболочки.
Отсутствие существенной поляризации линейчатого излучения (после учёта поляризации, связанной с сильным межзвёздным поглощением) исключает когерентные (напр., лазерные) механизмы формирования подвижных эмиссионных линий, что согласуется с механизмом подсветки пульсаром.

Описанный механизм образования подвижных спектральных линий объекта SS 433 позволяет отказаться от предположения о выбросах сравнительно холодного газа, движущегося со скоростью 0,27 с. Нет также необходимости предполагать прецессию аккреционного диска. Т.е. рассмотренный сценарий позволяет разрешить все три вопроса из приведенной статьи Черепащука.

Оффлайн Тать

  • *****
  • Сообщений: 9 949
  • Рейтинг: +71/-15
    • Show only replies by Тать
Kostyrko
Цитата
При таких условиях пульсар подсвечивает (ионизует) вещество оболочки, образуя на оболочке два ярких пятна.
Другими словами имеем источник, светящий в диаметрально противоположных направления и соответственно два "световых  зайчика"
 
Цитата
Пятна находятся в диаметрально противоположных областях оболочки и  перемещаются по ней с лучевой скоростью примерно 40000 км/с.
Что за лучевая скорость, непонятно.

Цитата
Две другие системы линий перемещаются по спектру с периодом 164 суток, причём смещения достигают громадной величины, ~ 1000 Ангстрем, соответствующие лучевые скорости меняются от +50000 до -30000 км/с. Центр симметрии смещения подвижных эмиссионных линий сдвинут относительно стационарных линий в красную часть спектра приблизительно на двести Ангстрем.
Очевидно, что цетр смещения соответствует скорости удаления (50000+30000)/2=+40000км/сек. Это по моему центр окружности, относительно которого расширяется со скоростью 10000км/сек вещество оболочки, и удаляется он от наблюдателя с этой скоростью +40000км/сек. "Световой зайчик" бегает по кольцу с периодом 164 суток и естественным образом получается синусоидальная зависимость красного смещения.

Две противофазных синусоиды получаются, поскольку колец два.


Цитата
Длины волн стационарных линий близки к их лабораторным значениям.
Что означает: есть подсвечиваемое облако, скорость которого относительно наблюдателя близка к нулю.
 Объект находится на расстоянии 18,000±700 св лет
(5,500±200 pc) внутри W50 остатка сверхновой возрастом 10000 лет.

Вот как это выглядит на снимках Very Large Array (VLA)


На следующем снимке видно ход луча джета

Gigantic Cosmic Corkscrew Reveals New Details About Mysterious Microquasar
Следующая картинка радиоизображения SS433 (4.9 и 15 Ghz) полученные Very Large Array (VLA) через промежутки в несколько месяцев в период 1980-81 г. Круглые точки на расширяющихся спиралях - моменты измерения кр. смещения. Источник


Можно и это почитать Струи и сверхкритический аккреционный диск объекта SS433
Определена масса SS433
« Последнее редактирование: 28 Авг 2010 [20:46:57] от Тать »
В.Высоцкий: " Ловко пользуется Тать тем, что может он летать"

Оффлайн KostyrkoАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 3 728
  • Рейтинг: +87/-2
    • Show only replies by Kostyrko
Цитата Тать: «Что за лучевая скорость, непонятно».

Если интерпретировать подвижные эмиссионные линии как результат движения ярких пятен по сфере из уплотненного вещества, то получается следующее.
Предположим для простоты, что оболочка представляет собой идеальную сферу, а пульсар расположен в центре этой сферы. Остановимся также на кинематической модели, изображенной на рис. 3, в которой луч зрения лежит почти в плоскости окружности, образованной на оболочке бегущим пятном.
В таком приближении лучевая скорость пятен меняется в пределах от -30000 км/с до +50000 км/с. Это означает, что пятна движутся по оболочке со скоростью (не лучевой!) около 40000 км/с.
Тогда из простых геометрических соображений можно найти радиус оболочки – порядка 0,01-0,1 св. года.

Цитата Тать: «Очевидно, что цетр смещения соответствует скорости удаления (50000+30000)/2=+40000км/сек. Это по моему центр окружности, относительно которого расширяется со скоростью 10000км/сек вещество оболочки, и удаляется он от наблюдателя с этой скоростью +40000км/сек».

Исходя из принятых выше в этом ответе приближений, объект SS 433 имеет видимую скорость удаления (50000-30000)/2=+10000км/с. Это очень большая скорость, если учесть, что для Галактики параболическая скорость ~ 300 км/с, поэтому такая скорость удаления может быть кажущейся. Одно из объяснений столь высокой видимой скорости удаления приводилось ранее – асимметрия оболочки. Возможно и другое объяснение.
Пусть в результате асимметричного взрыва сверхновой двойная звезда в объекте SS 433 приобрела пекулярную скорость относительно оболочки «всего лишь» 0,3 км/с. Тогда за 10000 лет, прошедших с момента взрыва сверхновой, двойная звезда переместилась внутри оболочки на 0,01 св. года, что дает асимметрию, вполне согласующуюся с наблюдениями.

Цитата Тать: «Что означает: есть подсвечиваемое облако, скорость которого относительно наблюдателя близка к нулю».

Тот факт, что длины волн стационарных линий близки к их лабораторным значениям, может также означать, что эти линии образует нормальная звезда двойной системы, а лучевая скорость двойной системы близка к нулю.