Кто надул пузырь?
13.09.2001 18:23 | С. Б. Попов/ГАИШ, Москва
Как известно галактическая межзвездная среда сильно неоднородна: есть плотные холодные молекулярные облака, есть области разреженного горячего газа. Сложна и структура межзвездного газа в непосредственной солнечной окрестности (200-300 парсек вокруг нас). В этой области доминирует т.н. "местная каверна" или "локальный пузырь" (Local Bubble). Это область разреженного горячего газа неправильной формы. Средний радиус каверны составляет 100-150 пк.
Возникает резонный вопрос: как же возник такой пузырь? Наиболее вероятно,
что каверна была порождена в основном не интенсивным ветром, истекающим
от массивных звезд, а недавними (несколько миллионов лет) вспышками сверхновых.
Причем ученые пришли к мысли, что одной сверхновой мало.
Для получения этих результатов проводились очень сложные вычисления, потому что нужно учесть не только движение газа, выброшенного после взрывов, но и его взаимодействие с окружающей неоднородной средой, излучение газа, которое в свою очередь зависит от химического состава и т.д. и т.п. Задача о взрыве вообще очень сложна. Не зря самые мощные компьютеры стоят в центрах, занятых разработкой нового, в первую очередь термоядерного, оружия, что позволяет считать новейшие суперкомпьютеры оборудованием, представляющим стратегический интерес. А тут произошло несколько взрывов подряд!!!
(фото из Астрономической картинки дня от
12/04/2000)
Как показывают новейшие расчеты Смита (R.Smith), Кокса (D.Cox) и Маис-Апелланица
(Maiz-Apellaniz) для образования столь крупной области горячего газа надо
3-6, а возможно и больше сверхновых. Причем, чтобы картина не рассеялась
к нашему времени, необходимо было взорвать все эти звезды не более 10 млн.
лет назад, а последнюю совсем недавно - менее 1 млн. лет назад.
Все это довольно странно. С одной стороны темп взрывов в окрестности Солнца получается несколько выше чем темп образования радиопульсаров в Галактике (напомним, что основный остатки, образующиеся при взрыве - нейтронные звезды, а считается, что все почти молодые нейтронные звезды являются радиопульсарами). С другой - где же нейтронные звезды, возникшие в результате всех этих взрывов?
А вот они! Спутником РОСАТ открыто 7 близких одиночных нейтронных звезд. Они не являются радиопульсарами, а лишь испускают тепловое излучение за счет очень горячей поверхности (около 1 млн. градусов).
В начале полагали, что все это аккрецирующие одиночные нейтронные звезды (см. Звездочет 1996 N7 и Земля и Вселенная 1994 N3). Действительно, в течение своей жизни нейтронная звезда замедляет свое вращение, и может оказаться на стадии аккреции: межзвездный газ будет падать на звезду, разгоняться ее гравитационным полем, а при ударе о поверхность разогревать ее и ярко светить в рентгеновском диапазоне. Однако, оказалось, что нейтронные звезды рождаются со слишком большими скоростями. За счет легкой асимметрии взрыва звезда получает толчок ("kick") и улетает со средней скоростью 200-300 км/с (такие скорости характерны для радиопульсаров). Лишь очень малая доля (несколько процентов) нейтронных звезд рождается с малыми скоростями (10-40 км/с), которые позволяют им в дальнейшем стать яркими аккреторами. Остается, правда, возможность того, что за счет распада магнитного поля нейтронных звезд доля аккреторов возрастает, но этот сценарий мало исследован и здесь мы не будем его обсуждать.
Значит, если это не аккреторы, то это - молодые, еще горячие, нейтронные звезды. Их температуры, как указывают расчеты специалистов по остыванию нейтронных звезд (например Д.Г.Яковлева и его коллег в Санкт-Петербурге), говорят о возрастах менее нескольких миллионов лет. Возможно, что некоторые из них являются т.н. "магнетарами" - сверхзамагниченными нейтронными звездами, т.к. это предположение необходимо для объяснения наблюдаемых периодов вращения: от 5 до 23 секунд (заметим, что такие же периоды могут иметь и аккрецирующие нейтронные звезды, если магнитное поле распадалось в процессе их эволюции). Распад поля магнетара может дополнительно нагревать кору звезды, и тогда она пробудет горячей дольше звезды с обычным постоянным полем, это существенно, если требуется сохранить высокую температуру в течение нескольких миллионов лет.
Наши недавние исследования (С.Б.Попов, М.Е.Прохоров, М.Колпи (M.Colpi), А.Тревес (A.Treves), Р.Туролла (R.Turolla)), опубликованные в 2000 г. в Astrophysical Journal, показали, что молодые нейтронные звезды могут хорошо объяснить данные, полученные на спутнике РОСАТ, только необходимо предположить, что по-крайней мере локально в пространстве и времени (несколько сот парсек вокруг Солнца последние несколько миллионов лет) темп образования нейтронных звезд был выше, чем это следует из наблюдения радиопульсаров. Такая локальная флуктуация вполне возможна, например благодаря присутствию ассоциации молодых звезд Скорпион-Центавр. Причем, подавляющее большинство образовавшихся нейтронных звезд не показывает радиопульсарной активности.
Т.о. вероятно, что наблюдаемые 7 РОСАТовских нейтронных звезд являются продуктами недавних взрывов сверхновых, "надувших" за последние несколько миллионов лет "пузырь" вокруг Солнца (оговоримся, Солнце не находится в самом центре местной каверны, и вообще существование каверны с Солнцем никак не связано).
Кроме такой интерпретации предлагались и другие. Например, Изабелла Гренье (Isabelle Grenier) высказала идею, что с недавними вспышками могут быть связанны неотождествленные гамма-источники в поясе Гулда. Таких объектов около 40 штук. Гренье полагает, что это нейтронные звезды, которые мы не наблюдаем как радиопульсары. Однако теперь, как нам представляется, есть лучшие кандидаты.
На недавние вспышки сверхновых в солнечной окрестности указывают и другие данные. Например, такие экзотические (для астрономов) как содержание различных изотопов в антарктическом и гренландском льде! Возможно эти вспышки вызывали на Земле тяжелые последствия.
Локальное увеличение темпа образования нейтронных звезд может быть связано с тем, что возраст пояса Гулда, в состав которого входит около 60 процентов близких массивных звезд, оценивается в 30 миллионов лет (новые результаты по близким массивным звездам начали появляться после 1997 года, когда был опубликован каталог спутника Hipparcos, что позволило получить расстояния до нескольких тысяч близких массивных звезд). Это как раз соответствует окончанию жизни наименее массивных звезд из тех, которые еще могут породить вспышку сверхновой и нейтронную звезду (звезды класса В5). Учитывая, что количество звезд возрастает с уменьшением их массы (функция масс), именно они будут наиболее многочисленными прародителями нейтронных звезд.
Кроме того, если темп рождения нейтронных звезд выше не только локально, но и Галактике вцелом, то это означает, что далеко не все из них в своей молодости проходят стадию радиопульсара. Это, в свою очередь, помогает решить несколько других астрофизических задач, например проблему дефицита радиопульсаров в остатках сверхновых (см. Земля и Вселенная 2000 N2).
Возможно, что на наших глазах меняется представление о молодых нейтронных звездах. Пульсар в Крабовидной туманности теряет свой статус стандартной молодой нейтронной звезды. Может быть б'ольшая часть новорожденных нейтронных звезд отличается от радиопульсаров, проявляя себя как аномальные рентгеновские пульсары, источники повторяющихся гамма-всплесков, слабые рентгеновские источники (как РОСАТовская "великолепная семерка") и т.д.
Хотя вероятнее из-за усиленного звездообразования 30-60 миллионов лет назад мы живем в области с повышенным содержанием относительно молодых нейтронных звезд.
Дальнейшие наблюдения в различных спектральных диапазонах должны окончательно подтвердить или опровергнуть эту гипотезу. Ждем новых открытий!
|
Публикации с ключевыми словами:
Сверхновые - Межзвездная среда - Пояс Гулда - Local Bubble - ROSAT
Публикации со словами: Сверхновые - Межзвездная среда - Пояс Гулда - Local Bubble - ROSAT | |
См. также:
Все публикации на ту же тему >> | |
