Krabju miglāja dzimšanas atdalās

Datorsimulācijas rekonstruē radīšanu gigantiskā supernovas sprādzienā

Krabju miglājs ar vēža pulsaru, gāzveida un kompaktā supernovas eksplozijas paliekas no 1054. gada AD. Ļoti ātras daļiņas, kuras paātrina pulsars, liek gāzei mirdzēt 950 gadus pēc eksplozijas. Miglāja ārējie pavedieni galvenokārt sastāv no izjauktās zvaigznes ūdeņraža un hēlija. © NASA, ESA un Allison Loll / Jeff Hester (Arizonas štata universitāte)
lasīt skaļi

Puzle par to, kā Krabu miglājs tika izveidots pirms 952 gadiem, tagad ir atrisinājuši Maksa Planka astrofizikas institūta zinātnieki. Ar sarežģītām datoru simulācijām pētnieki spēja pierādīt, ka šī gāzes migla ir izkaisītais zvaigznes gružu mākonis ar apmēram desmit reizes lielāku saules masu, kas eksplodējis neitrīno darbības rezultātā. Šīs elementārās daļiņas tika izstarotas milzīgā skaitā, norāda zinātnieki žurnālā "Astronomy & Astrophysics", jo zvaigznes kodols sabruka līdz neitronu zvaigznei.

Kad ķīniešu un arābu astronomi vēroja debesis 1054. gada pavasarī, viņi pamanīja Jaunas zvaigznājā jaunu zvaigzni, kas bija tikpat spoža kā Venera. Pēc viņu vēsturiskajiem ierakstiem, šī "vieszvaigzne" dažu nedēļu laikā kļuva arvien spožāka un jūlija 23 dienas to varēja redzēt pat dienas debesīs. Viņa neapbruņotu aci novērošana bija iespējama divu gadu laikā.

Mūsdienās pētnieki zina, ka šie novērojumi sakrīt ar Krabju miglāja dzimšanu gigantiskā supernovas sprādzienā. Pēc miljoniem gadu mierīgas attīstības milzīga zvaigzne bija iztērējusi savu kodoldegvielu. Tādējādi viņa centrā esošais enerģijas avots bija izzudis, kas viņu bija nostabilizējis pret paša smaguma spēkiem. Sekundes daļās viņa kodols sabruka līdz neitronu zvaigznei. Šādam kompaktam objektam ir lielāka masa nekā saulei, bet tikai diametrs ir aptuveni 20 kilometri. Šī neitronu zvaigzne tagad ir redzama kā pulsars Krabju miglājā. Tas griežas ap savu asi 33 reizes sekundē, izstarojot periodiskus starojuma impulsus.

Karsta šķembu zvaigzne

Zvaigžņu ar astoņām līdz desmit reizēm lielāku saules masu sprādziena sākums. Attēli ir divdimensiju datorsimulācijas momentuzņēmumi, kas parāda gāzes izplešanos 0, 08, 0, 1, 0, 15 un 0, 25 sekundēs pēc eksplozijas viļņa veidošanās (pulksteņrādītāja virzienā, sākot no augšas kreisajā pusē). Vielu burbuļi, ko silda neitrīni, paceļas, atdaloties no šaurām smagas, aukstas vielas plūsmām. Burbuļi koncentriski izplešas no centrālās neitronu zvaigznes un izsauc zvaigznes eksploziju. Radiālā skala norāda attālumu no centra kilometros un palielinās ar koeficientu 20 starp attēlu augšējā kreisajā pusē un attēlu apakšējā labajā pusē. Redzamās anizotropijas ir sēklu dīgļi Krabju miglāja asimetrijai 950 gadus pēc supernovas eksplozijas. MPI astrofizikai

Tomēr lielākā daļa zvaigznes ir eksplodējusi milzīgā enerģijas eksplozijā, kas ir vienāda ar visu starojumu, ko saule ir izdalījusi piecu miljardu gadu laikā. Pēc tam karsto zvaigžņu spoki iedegās kā jaunā zvaigzne, par kuru ziņoja ķīniešu un arābu astronomi. Šodien šajā vietā debesīs var redzēt krabju miglāja filigrāno gāzes un putekļu mākoni, kura pagarinājums tagad ir aptuveni par sešiem gaismas gadiem un joprojām izplešas ar ātrumu 1500 kilometri sekundē.

Papildus ķīmiskajiem elementiem, kurus zvaigzne ir izveidojusi virknē kodolfāžu, tā satur vispirms ūdeņraža hēliju, pēc tam hēlija ogli un visbeidzot neonu, magniju un oglekļa skābekli, kā arī radioaktīvos kodolus, piemēram, niķeli kas radās paša sprādziena laikā. Lielais hēlija īpatsvars un relatīvi zemais oglekļa un skābekļa pārpalikums Krabju miglājā tika interpretēts kā pierādījums tam, ka sprādzienbīstamai zvaigznei bija tikai astoņas līdz desmit reizes lielāka Saules masa, tikai tik daudz, lai dzīvotu vienā. Pietura supernovas eksplozijai. displejs

Neitrinos kā virzošais spēks

Bet kāpēc zvaigzne eksplodēja? Kāds bija šī iespaidīgā notikuma iemesls? Pētniecības grupa Maksima Planka astrofizikas institūtā Gērdingā ir pārliecināta, ka viņi tagad ir atraduši atbildi uz šo ilgi neizskaidrojamo mīklu. Viņu sarežģītie datoru modeļi pierāda, ka neitrīni ir šī sprādziena dzinējspēks. Šīs elementārās daļiņas tiek ražotas milzīgā skaitā ļoti karstā un ārkārtīgi blīvā jaunattīstības neitronu zvaigznes iekšpusē, galvenokārt elektronu un pozitronu reakcijās ar protoniem un neitroniem, kas ir atomu kodolu celtniecības bloki.

Pēc tam, kad neitrīni ir atraduši ceļu uz neitronu zvaigznes virsmu, vairums no tiem pamet zvaigzni un tādējādi veic 99 procentus enerģijas, kas izdalās neitronu zvaigznes veidošanās laikā. Tomēr mazāk nekā viens procents neitrīnu tiek absorbēti zvaigžņu gāzē, kas ieskauj neitronu zvaigzni, pirms tie var izkļūt. Tā nodotā ​​enerģija sasilda zvaigznes gāzi un liek vārīties līdzīgi zupai spiediena katlā. Uzkrāšanās spiediens galu galā paātrina ārējos zvaigznes slāņus un sašķeļ zvaigzni supernovas sprādzienā.

Lai arī šī teorija sprādziena sākumam ir jau 25 gadus veca, izrādījās, ka to pamatotību ar datoru modeļiem ir ļoti grūti pierādīt. Tagad Garching pētnieku modeļi varētu atbalstīt teorētiskās idejas, vismaz zvaigznēm, kas atrodas zemākā supernovas prekursoru zvaigžņu masu diapazonā. "Ar mūsu detalizēto un

Precīzi izskaidrojot, kā neitrīni matērijā veidojas un mijiedarbojas supernovas centrā, mēs varam apstiprināt, ka neitrīno sildīšana var izraisīt zvaigžņu sprādzienus, piemēram, tādus, kas noveda pie Krabju miglāja veidošanās, "saka Fransisko Kitaura, kurš veica datoru simulācijas.

Aprēķini un novērojumi ir konsekventi

Jaunie aprēķini ļoti labi saskan ar novērojumiem, saskaņā ar kuriem šī sprādziena enerģija bija tikai aptuveni desmitā daļa no tipiskās supernovas enerģijas. Atšķirībā no iepriekšējām simulācijām, tie arī paredz tikai nelielu oglekļa, skābekļa un niķeļa daudzumu izmestajā zvaigžņu gāzē. Bez tam nav izteiktas supernovas palieku ķīmiskā sastāva uzkrāšanās ar eksotiskiem, retiem elementiem, kas tika atrasti iepriekšējos modeļos un bija krasi pretstatā novērotajam elementu pārpilnībai mūsu Piena ceļā.

Tā kā izdalīto zvaigžņu gāzu masa ir samērā maza, sprādzienbīstamā enerģija un neliels radioaktīvo materiālu daudzums, citām vēža tipa supernovām ir jābūt samērā vājām, un to ir grūti noteikt lielos attālumos, kaut arī trešdaļa no visiem zvaigžņu sprādzieniem ir šāda veida. varētu būt.

"Mūsu datoru modeļi liek domāt, ka Krebsa supernova bija tik ārkārtīgi spilgts notikums tikai tāpēc, ka tas notika tikai 6300 gaismas gadu attālumā no Zemes, " skaidro izpētes grupas vadītājs Volfgangs Hillebrandts. "Salīdzinot ar citām supernovām, tas faktiski bija salīdzinoši vājš un nekonkrēts notikums, un mūsu datoru modeļi mums pateiks, ko meklēt nākotnē, lai atklātu vairāk šādu gadījumu."

(idw - MPG, 12.06.2006. - DLO)