Тема ЗВЕЗДЫ Магнитогидродинамические, плазменные и релятивистские процессы в астрофизике.

Научный руководитель д.ф.-м.н. Г.С. Бисноватый-Коган.

 

Послесвечение плотного молекулярного облака и образование направленных выбросов после прохождения космологического гамма-всплеска.

Рассчитаны болометрические кривые блеска послесвечения после прохождения гамма-всплеска через молекулярное облако. Выявлена сильная зависимость формы и продолжительности кривой блеска послесвечения от распределения вещества в облаке, степени коллимации гамма-импульса и условий наблюдения. Достижение пикового значения может происходить как через 7 дней (Рис 1., гамма-всплеск находится на некотором отдалении от центра молекулярного облака с мелкомаштабными уплотнениями, кривые a,b,c), так и через 1-3 года (гамма-всплеск в центре однородного молекулярного облака, кривая d). Болометрическаяя светимость переизлученного сигнала может достигать величин 6.5*10⁴² эрг/с.

Рис 1.

Проведено моделирование взаимодействия мощного космологического гамма-всплеска (ГВ) с плотным молекулярным облаком (МО). Сделаны расчеты двумерных газодинамических течений для различных конфигураций облака (Рис.2). Показано, что в сферически-симметричном случае скорость движения газа не превышает 2000 км/с при энергии (изотропной) гамма всплеска 1.6*10⁵³ эрг, и 5200 км/с при изотропной энергии гамма всплеска 1.6*10⁵⁴ эрг, соответственно. Если звезда, прародитель ГВ, имела анизотропный ветер, то в близлежащем МО могла образоваться коническая полость. Гамма-импульс, распространяющийся в такой полости, приводит к образованию быстродвижущегося горячего сгустка вещества, где скорость движения газа достигает 18000 км/с, при изотропной энергии ГВ, равной 1.6*10⁵³ эрг. . Во всех рассчитанных случаях скорость движения вещества много меньше скорости света, объемы газа затронутые движением малы, а влияние движения газа на кривую блеска оптического послесвечения незначительно

Распределение температуры в МО, прогретом излучением ГВ оказывается довольно сложным. Сразу после прхождения всплеска распределение температуры в облаке вблизи основного направления Г В полностью определяется угловым распределением энергии в ГВ и расстоянием от источника. На краях распределения гамма-импульса (на большом удалении от оси всплеска) температура не превышает нескольких миллионов кельвинов, и вещество быстро остывает до температуры порядка 10000 К (рис. 2а). По мере того как фронт гамма-импульса продвигается во все более плотные области облака, температура, до которой он прогревает межзвездное вещество, падает, скорость остывания растет вследствие увеличения плотности вещества, , что приводит к утоньшению области горячего газа (рис. 2б). В этот момент область разогретого газа разрывается на две части. Одна следует за гамма-импульсом, и уменьшает свою геометрическую толщину, приобретая форму тонкого мениска. Вторая область имеет форму цилиндра переменного сечения; и медленно остывает, уменьшая свои геометрические размеры (рис. 2в). После прохождения центра МО гамма-импульс идет дальше по спадающей плотности. Уменьшение плотности приводит к падению темпа остывания вещества, что приводит к увеличению толщины области разогретого газа позади гамма-импульса (рис. 2г).

Рис. 2

В рамках модели переизлучения энергии мощного гамма импульса пылью плотного молекулярного облакф (Рис.3), дана интерпретация мощного инфракрасного послесвечения от яркого гамма-всплеска GRB041219a. При данном механизме переизлучения не ожидается (в соответствии с наблюдениями) возникновение оптического и ультрафиолетового послесвечения. По наблюдаемым свойствам инфракрасного излучения дается оценка угла раствора гамма-импульса, и получены следующие ограничени на свойства гамма всплеска и молекулярного облака:

-        Радиус облака R <3/4 10^{18} см, при концентрации протонов 10^6 см^{-3};

-        Красное смещение z < 0:12;

-        Полная энергия ГВ (внутри угла коллимации) E < 10^{49} erg;

-        Угол коллимации Theta > ¸5њ.:

Рис.3. Схематическое представление модели. Стрелки указывают направление на удаленного наблюдателя, r=(2crt)^{0.5}.

Барков М.В, Бисноватый-Коган Г.С, Взаимодействие плотного молекулярного облака с космологическим гамма-всплеском и образование направленных выбросов. АЖ 82, 29-40, 2005.

Барков М.В, Бисноватый-Коган Г.С, Послесвечение плотного молекулярного облака после прохождения космологического гамма-всплеска. . АЖ 82, 685-697, 2005.

Барков М.В, Бисноватый-Коган Г.С. Инфракрасное послесвечение гамма-всплеска GRB041219 как следствие переизлучения на пыли в околозвездном облаке. Астрофизика, т 48, 8, 3, 439-444, 2005.

Барков