Гамма-всплески и сверхновые
<< 2. Коллапсирующие сверхновые | Оглавление | 4. Исследование распределения GRB >>
3. Асимметрия взрыва
Поскольку сферически-симметричные модельные расчеты коллапсирующих предсверхновых до сих пор не привели к успешным взрывам, необходимо искать несимметричные механизмы. Эти механизмы могут работать и в GRB. Если они дают пучок излучения в телесный угол
, то
требования к энергетике GRB снижаются в
раз.
Есть много
наблюдательных указаний на то, что взрывы сверхновых
несимметричны.
1) Излучение коллапсирующих сверхновых в значительной мере
поляризовано, причем степень
поляризации нарастает при уменьшении массы водородной оболочки,
достигая максимума для SN Ib/c, лишенных водорода.
Яркий пример - рекордная поляризация SN 1997X типа Ic (такие
сверхновые лишены не только водородной, но и гелиевой оболочки, а
это означает, что масса выброса должна быть особенно мала и
несимметрия взрыва должна сильнее всего проявляться в таких
объектах).
2) После взрыва коллапсирующей сверхновой во многих случаях (если
не во всех) должна сформироваться нейтронная звезда (известные
примеры - это пульсары в Крабовидной туманности и в остатке
Vela). Многие радиопульсары наблюдаются со скоростями до 1000
км/с.
Большой импульс, соответствующий этой скорости,
возможно, связан с асимметрией взрыва.
3) Наблюдения SN 1987A показали, что
-
а) радиоактивный материал был вынесен
в наружные слои очень быстро в ходе взрыва. Для объяснения кривых блеска
SN 1987A также требуется значительное перемешивание Ni;
б) инфракрасные линии кислорода, железа, никеля и водорода
имеют значительную асимметрию профилей;
в) свет был поляризован;
г) последние фото космического телескопа Хаббла демонстрируют
явную асимметрию выброса, а рентгеновская обсерватория Chandra видит струи.
г. Кассиопея А
(Cas A) есть быстро движущиеся сгустки вещества, богатого
кислородом за границей основной оболочки остатка, а
также, возможно, две струи, направленные в противоположные стороны.
Трехмерные изображения остатка Cas A показывают, что клочковатое
распределение кальция, серы и кислорода несимметрично в
направлении наблюдателя. Не видно простых
сферических оболочек. Этот остаток и другие имеют систематическую скорость
относительно локальной межзвездной среды до 900 км/с.
Все эти асимметрии должны быть связаны с асимметричным истечением
предсверхновых Ib/c, приводящих к взрывам типа Cas A, т.е. звезд
типа Вольф-Райе.
Последние рентгеновские наблюдения Cas A на спутнике Chandra
показывают, что сгустки выброса, богатые железом,
находятся в более наружных слоях, чем слои с кремнием.
5) Рентгеновские наблюдения ROSAT обнаружили сгустки ("пули")
вне основной оболочки остатка Vela, а связанные с
ними радиоизлучающие ударные волны говорят о большой
скорости выброса этих сгустков при взрыве сверхновой.
3.1 Механизмы асимметрии коллапса
Поиск механизма взрыва сверхновой при коллапсе ядра звезды - это проблема, которая стоит перед теоретиками уже несколько десятилетий. Укажем три возможных способа взрыва: 1) взрыв под действием нейтринного потока; 2) магниторотационный механизм вспышки сверхновой (см. [10], с.38); 3) слияние и взрывы нейтронных звезд. Все эти механизмы в той или иной мере сопряжены с асимметрией и могут быть связаны генерацией гамма-всплеска. Мы кратко остановимся только на последней идее.3.2 Взрывающиеся нейтронные звезды в двойных системах
В нашей работе [6] был предложен сценарий эволюции двойной нейтронной звезды, приводящий к взрыву одной из компонент и к возможному гамма-всплеску. Судьба такой двойной системы определяется гравитационным излучением, приводящим к слиянию компонент. Аналогичный процесс слияния белых карликов может быть одним из возможных путей к взрыву SN Ia. Как часто могут происходить такие события в Галактике? В работе [11] исследовался этот вопрос и было показано, что частота NS+NS слияний
около 1 в
лет,
если нет отдачи при образовании нейтронных звезд. Частота
снижается до 1 в
лет если отдача достигает 400
км/с.
Процесс эволюции двойной нейтронной звезды до сих пор не рассчитан
в деталях. Возможно прямое слияние с образованием черной дыры и
струй, индуцированных аккреционным диском, как в некоторых моделях
гамма-всплесков.
Мы рассматривали иную возможность.
Когда начальная полуось орбиты двойной 
достаточно уменьшится от
начального значения, менее массивный компонент (радиус которого
больше) заполнит свою полость Роша. Это может привести к
интенсивному перетеканию на массивный спутник [6].
Нейтронная звезда с массой
динамически неустойчива. Поэтому на определенном этапе
маломассивный спутник должен взорваться. Численное моделирование
показало, что взрыв идет с энерговыделением со
значением
эрг (
МэВ/нуклон). Более аккуратный учет физики
несколько снизил это значение - значительная часть энергии
уносится нейтрино.
Если в центре быстровращающейся коллапсирующей предсверхновой
звезды образуется нейтронная двойная (за счет деления ядра), то
тогда она должна привести к асимметричному взрыву, который может
послужить триггером полномасштабного взрыва сверхновой и к
сильному перемешиванию. Этот сценарий был предложен Имшенником
[13]. Заметим, что в
этом сценарии магнитное поле не играет решающей роли, в
противоположность магниторотационному механизму [10].
Если
раньше достижения минимальной массы теряется устойчивость
перетекания, то происходит слияние нейтронных звезд, энергия
выделяется в основном в виде нейтрино и возможно формирование
струй - джетов [12], как на рис. 1.
В любом случае взрыв асимметричен.
 |
Рис. 1. Набросок формирования струи выброса и GRB вблизи черной дыры (BH), порожденной слиянием двух нейтронных звезд (из работы [12]) |
<< 2. Коллапсирующие сверхновые | Оглавление | 4. Исследование распределения GRB >>
|
Публикации с ключевыми словами:
гамма-всплески - Сверхновые
Публикации со словами: гамма-всплески - Сверхновые | |
См. также:
Все публикации на ту же тему >> | |
Астрометрия
-
Астрономические инструменты
-
Астрономическое образование
-
Астрофизика
-
История астрономии
-
Космонавтика, исследование космоса
-
Любительская астрономия
-
Планеты и Солнечная система
-
Солнце