Ударные волны в оболочках звезд - Климишин И.А.
Скачать (прямая ссылка):
1,04-10-5 5,28-10-' 1,17*10"6 1,95 1,30
0,898 0,460 1,00 4,86 0,44
1,5 0,201 0,98-10"2 1,9*10~2 2,79 0,64
6,58-10'2 2,88-10-* 7,85*10~4 1,44 0.92
В целом, средняя скорость оболочки порядка параболической скорости на
поверхности звезды. Если при этом энергия взрыва имела порядок
гравитационной энергии звезды, то наступает полный разлет массы звезды.
Но если энергия взрыва выделяется в подповерхностном слое, то разлет
наступает лишь после отражения движущейся вглубь ударной волны от центра
звезды.
Если же выделившаяся при взрыве энергия меньше гравитационной, то после
выхода ударной волны на поверхность звезды основная масса начинает
совершать затухающие колебания. Период пульсации звезды П близок к тому,
который следует из линейной теории пульсаций.
/~яТ
'IV ^7Г " с\ Но,
=с*и°' (28*4) где Cj = 2,1 при п = 3 и Сх = 4,6 при п = 1,5, причем
Н0 = 0,01845 у- суток.
М
В случае ^ 1, М^З, л = 3 имеем И ^0,55 часа. Гидростатическое равновесие
восстанавливается после 4 - 6 циклов колебаний. Радиус звезды после
сброса оболочки не слишком отличается от первоначального.
Газ, находящийся на нижней границе оболочки и имеющий скорость меньше
параболической, под действием силы тяжести тормозится и начинает обратное
движение к центру звезды. При столкновении его с более глубокими слоями
образуется ударный фронт, который медленно передвигается к границе
расширяющейся оболочки. Поэтому фотосфера вспыхнувшей звезды интенсивно
разогревается. Этот подогрев падающим веществом продолжается несколько
дней.
Результаты расчетов движения ударных волн в политропных газовых шарах,
проведенных Д.К.Надёжиным и Д.А.Франк-Каменецким (1964), приведены
частично в табл. 6. Здесь Еп - полная энергия, выделенная при взрыве, Ек
- кинетическая энергия оболочки, ДМ - доля выброшенной массы, uj -
скорость наружного края оболочки, fB - время выхода ударной волны на
поверхность. Энергия, скорость и время даны в единицах
М2
(см. гл. 4) : ?0 = f0MM,; = 3,8 • 1048 ~ЭРГ-
и0 = 4,37-107 см/с и Го = 1,59-103 ч/^р с.
184
За наружный край оболочки принят слой, выше которого находится 9Ю"6 и
2,5Ю"9 от всей массы звезды соответственно для л = 1,5 и л = 3. Вот
некоторые выводы, следующие из этой таблицы:
1) Скорость движения наружного слоя Uj для звезды с конвективной
оболочкой примерно в четыре раза меньше, чем для звезды с лучистой
оболочкой.
2) Эта скорость даже в случае полного разлета звезды, когда энергия
взрыва порядка гравитационной энергии звезды, всего в 16,5 раза больше
параболической ип для п- 3 и в 3,5 раза больше ип при п - 1,5. Это
соответствует скоростям порядка 7000 и 1500 км/с.
3) Кинетическая энергия оболочки имеет одинаковый порядок с полной
энергией, выделившейся при взрыве, если энергия взрыва типична для
сверхновых. В случае взрывов меньшей силы в кинетическую энергию оболочки
превращается всего около 1% энергии, выделенной при центральном взрыве,
остальная энергия идет на нагрев основной массы звезды.
Вывод о различии в скоростях движения лучистой и конвективной оболочек
после срыва следует и непосредственно из формулы (19.7). Как было
отмечено в § 5, для каждого безразмерного расстояния от центра звезды Г
- сПпр!
? = ~ можно ввести величину /77~c/in~~g~~' которая имеет одинаковое
значение для всех звезд, построенных по одному и тому же закону (политроп
одного индекса). Для лучистой оболочки т почти вдвое больше, чем для
конвективной. Поэтому соответственно и градиент скорости движения ударной
волны в лучистой оболочке больше, чем в конвективной. Формулами (5.4) -
(5.7) можно пользоваться, начиная примерно с ? > 0,3. Подставляя их в
соотношение (19.7), находим соответственно законы изменения скорости
сильной ударной волны в лучистой и конвективной оболочках
const
^луч
(i-1)1320 '
const
-3/5
(Нм*
(28.5)
Результаты расчетов по этим формулам приведены на рис. 65. Как видно,
если на глубине ? = = 0,3 возникла сильная сферическая ударная
волна, то при ее движении в лучистой оболочке на расстоянии от г = 0,3 до
0,6R^ она ускоряется почти в полтора раза, при ? = 0,95 ее скорость почти
в 6 раз больше первоначальной. В результате дальнейшего расширения
расстояние между каждыми соседними сферическими слоями (их ско-3
рости и - -D) будет быстро возрастать. Такая оболочка должна быстро
рассеяться в межзвездном пространстве. В конвективной же оболочке
скорость движения ударной волны остается практически постоянной почти
вдоль всей оболочки за исключением самых ее наружных слоев (г > > 0,9 /?*
), где скорость волны всего в 1,3 - 1,6 раза больше начальной. Очевидно,
что такая оболочка и после срыва долго будет оставаться относительно
компактным образованием.
187
В целом даже при вспышках типа сверхновой скорости движения наружных
слоев звезды относительно невелики. И все же при определенном соотношении
между параметрами звезды некоторая часть вещества оболочки может
приобрести скорости, близкие к скорости света. Обозначим массу вещества,
