Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 29.04.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Планетарная туманность неправильной формы - теории формирования

Планетарная туманность неправильной формы — теории формирования
shortstoryf

Астрономы уже давно научились различать взрывы различных звезд. Массивные заканчивают свою жизнь, как правило, в результате катастрофических взрывов сверхновых, в то время как меньшие звезды оставляют после себя красочные, раскаленные облака пыли и газа, которые мы называем планетарными туманностями. В последние десятилетия общепринятым считался тот факт, что все планетарные туманности являются сферическими объектами. Однако, наравне со сферическими туманностями существуют и асферические. И ученые до сих пор не могут точно определить, как, все таки, сферическая звезда может произвести туманность неправильной формы.

В теоретической работе, опубликованной в ежемесячном издании Королевского астрономического общества, профессор из Рочестерского университета и его аспирант пришли к заключению, что только сильное взаимодействие двойных звезд, или звезды и массивной планеты, может дать начало формированию неправильных планетарных туманностей.

Когда звезда полностью расходует запас водорода, который необходим для поддержания реакции ядерного синтеза, она начинает расширяться и становится звездой, принадлежащей Асимптотическая ветвь гигантов (АВГ, Asymptotic Giant Branch, AGB). Асимптотическая ветвь гигантов — регион диаграммы Герцшпрунга-Расселла, заполненный эволюционирующими звездами малой и средней массы. Это период звёздной эволюции, через который проходят все средне- и маломассивные звезды (0,6-10 солнечных масс) в конце своей жизни. Эта фаза в жизни звезды длится самое большее в течение 100000 лет. В какой-то момент времени некоторые из этих АВГ звезд, оболочка которых существенно расширилась, становятся предпланетарной туманностью, которая почему-то является асферической.

«Что заставляет эти сферические звезды превращаться в несферические туманности, да еще испускать биполярные струи газа и пыли? Мы пытались найти ответ на этот вопрос, когда обнаружили это явление в наших исследованиях», — говорит Эрик Блекмен, преподаватель физики и астрономии в Рочестерском университете.

Для того, чтобы в туманностях могли образоваться струи газа, сферические АВГ звезды должны так или иначе стать несферическими. Блекмен утверждает, что это происходит, потому что АВГ звезды не всегда единственные в системе, а довольно часто являются частью двойной звезды. Струи вещества, как предполагается, образовались в результате выброса вещества, который сначала перетекает от одного компаньона к другому, аккумулируется, а затем циркулирует в аккреционном диске. Естественно, существует множество сценариев формирования аккреционных дисков, но все они так или иначе вовлекают в процесс две звезды-компаньона или звезду и массивную планету. Однако, до сих пор очень трудно определить, какой вариант был основополагающим в формировании несимметричной планетарной туманности. Поэтому исследователи пытались проанализировать сразу два варианта развития событий: формирование несимметричных туманности в результате слабого взаимодействия двух объектов, находящихся далеко друг от друга, и двух близких объектов, сильно взаимодействующих друг с другом.

Туманность Тухлое яйцо

Фотография телескопа Хаббл, на которой запечатлена туманность Тухлое яйцо, находящееся от нас на расстоянии в 5000 от нас в созвездии Корма. Источник: NASA/ESA & Valentin Bujarrabal (Observatorio Astronomico Nacional, Spain)

Блекмен и его студент в разработке новой модели сумели найти связь между энергией  которая накапливается в аккреционном диске, а затем передается в джет, и импульсом, с которым вещество выстреливает из протопланетарной туманности. Поскольку масса одной звезды постоянно накапливается вокруг другой, она теряет свою гравитационную составляющую энергии, которая в этот момент преобразовывается в кинетическую энергию и импульс джета. Далее исследователи определили минимальную силу и минимальный прирост массы, которые необходимы, чтобы произвести джеты с теми свойствами, которые наблюдаются на сегодняшний день. А в дальнейшем сравнили требования, предъявляемые существующими моделями аккреции для которых известны силы и массовые расходы.

Затем они выяснили, что только две модели аккреции удовлетворяют необходимым условиями. И обе модели вовлекают сильно взаимодействующие двойные системы. В первом типе происходит переполнение Полости Роша (Полость Роша — область вокруг звезды в двойной системе, границей которой служит эквипотенциальная поверхность, содержащая первую точку Лагранжа L1). Здесь компаньоны находятся так близко друг к другу, что компоненты АВГ звезды начинают перетекать и формировать аккреционный диск вокруг компаньона. Вторую модель можно назвать общим перетеканием. В этой модели компаньоны расположены еще ближе друг к другу, их атмосфера пересекается и происходит перераспределение вещества либо от АВГ звезды, либо к ней. Соответственно и аккреционный диск может появиться у любого из двух компонентов, в зависимости от текущей ситуации. В любом случае, оба этих варианта обладают достаточной энергией и импульсом для того, чтобы породить сильные джеты, наблюдаемые в настоящее время.

Термин планетарная туманность первоначально использовал астроном Уильям Гершель, который первый стал наблюдать их в 1780 году. Тогда он полагал, что это недавно сформировавшиеся газообразные планеты. И хотя имя это сохранилось, теперь мы знаем, что фактически — это звезды малой массы в своей финальной стадии жизни. Планетами здесь, как говорится, и не пахнет, кроме того единственного сценария, который рассказывает о возможном формировании аккреционного диска вокруг одного из компаньонов двойной системы. Стоит так же отметить что планетарные туманности и протопланетарные туманности различаются в природе света, который они производят: прото-туманности отражают свет, в то время как сформировавшаяся планетарная туманность светится посредством ионизации (в процессе перехода электронов на разные энергетические уровни).

По информации Королевского астрономического общества.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google