Ударные волны в оболочках звезд - Климишин И.А.
Скачать (прямая ссылка):
получившую скорость больше qc, через тq, место отрыва от
1
звезды через ?^. Тогда mq = 4яЯ* / рс/?. Распределение плотности в поли-
Sq
тройной оболочке при ? % 1 задается выражением 5.8, скорость движения
• - const
газа за фронтом волны при ? ^ 1 изменяется пропорционально и = --,
где b = 0,695, если у =^Г ил= 3,25 (см. § 14). После элементарного инте-
и
грирования находим, сравнивая величины mq и AM,
п+1
mq = ДМ ^ * (28.6)
Решение (4.12) верно для нерелятивистского случая, поэтому величина q не
может быть больше 0,5. Принимая ДМ^МФ ^30 М0, ип % 1000 км/с, находим
(Д.К.Надёжин, Д.А.Франк-Каменецкий, 1964),что mq ^2,6-10"12 М0,
т.е. что скорость, большую ^ с, получает лишь ничтожная доля массы
звезды.
Больший выход релятивистских частиц может быть получен при вспышке
сверхновой лишь при условии, что радиус звезды существенно меньше
солнечного (S.A.Colgate, R.И.White, 1966; Л.Н.Иванова, В.С.Имшенник,
Д.К.Надежин, 1969; Э.К. Грасберг, В.С.Имшенник, Д.К.Надёжин, 1971). При
этом, однако, теоретическая кривая блеска сверхновой не согласуется с
наблюдаемой.
В уже упоминавшейся работе Спаркса было принято, что в недрах звезды
(политропы индекса п = 3) с параметрами М= 1, = 2*1010 см, TCf =
= 29 5000 К освобождение энергии вспышки происходит на протяжении 1 - 24
часов. Как оказалось, в результате повышенного давления на глубине г %
0,5 R т оболочка звезды сгребается в тонкий слой, движущийся в
межзвездное пространство как целое практически без градиента скорости
(рис. 66). Далее. Б случае срыва оболочки ударной волной скорость веще-
Рис. 65. Изменение скорости ударной волны при ее движении в лучистой (?)
и конвективной (2) оболочке.
Рис. 66. Движение оболочки звезды, сброшенной в результате медленного
выделения энергии новой звезды на глубине г " 0,5 /?* (W.M. Sparks,
1969).
188
Рис. 67. Скорость движения фотосферы новой звезды (слоя с оптической
глубиной т = = 2/3: а) при срыве оболочки ударной волной,, б) при
медленном (на протяжении примерно суток) выделении энергии вспышки в
недрах звезды (W.M. Sparks, 1969).
tf,KM/C
и. к м/с
ства "фотосферы", оптическая глубина которой в непрерывном спектре т =
2/3, со временем существенно уменьшается. Если же срыв оболочки
обусловлен нарастанием давления в недрах звезды, то скорость движения
фотосферного слоя после достижения своего наибольшего значения остается
практически неизменной (рис. 67).
Посмотрим теперь, какое место занимает теория ударных волн в современных
представлениях о механизме вспышек сверхновых, основываясь на обзоре
В.С.Имшенника и Д.К.Надёжина (1980а). Расчеты показывают, что если масса
образовавшегося в процессе эволюции углеродно-кислородного ядра звезды
Мсо больше 1,44 М(c), то, завершив ядерную эволюцию образованием в
центральной области железного ядра с массой М|. е ^ 1 М(c), звезда на
диаграмме температура-плотность попадает в так называемый "овраг
неустойчивости", где показатель адиабаты 7 < 4/3. В итоге происходит
развал ядер железа и рождение электронно-позитронных пар; при этом
показатель изэнтропы и становится меньше величины 7кр = 4/3. Следствием
этого является "беззвучный" коллапс с образованием нейтронной звезды или
черной дыры. Никакого заметного (сравнимого по энергии со вспышкой
сверхновой) выброса внешней оболочки звезды при Мсо > > 1,44 М(c) не
происходит. Расчет показывает (D.K. Nadyozhin, 1977), что в процессе
гравитационного коллапса образуется сильная ударная волна, которая быстро
затухает, растратив свою энергию на излучение нейтрино в процессе
столкновения с падающими к центру наружными слоями звезды (рис. 68).
Расчет показывает также (Д.К.Надежин, 1979), что в принципе, если только
при коллапсе 7 < 4/3, может произойти отрыв оболочки, масса и энергия
которых по порядку величины соответствуют вспышкам новых звезд, но.
световое излучение в этом случае должно сильно отличаться от типичной
кривой блеска новой. Так, при относительной доле потерянной на излучение
нейтрино массы q = 0,1 из (5.28) при п = 0, М0 = 10 М(c) и R ^ = 1000 /?(c)
следует, что масса оболочки может достигать 10 - 30 М(c), а ее средняя
скорость расширения и - -24 км/с.
Термоядерный взрыв типа сверхновой с выбросом оболочки возможен, если
масса углеродно-кислородного ядра Мсо < 1,44 М(c). В данном случае
соотношение между скоростью термоядерного энерговыделения е(c)с и скоростью
нейтринных потерь энергии е v- таково, что начавшееся горение углерода
происходит с нарушением гидростатического равновесия и приобретает
характер теплового взрыва. По-видимому, вспышка сверхновой
189
и/fOJ км/с
О 0,037 0,087 0,137 0,1870,237 0,2870,3370,387 0,436 0,480 0,600 0,720
0,840 0,059 т/М 6)
Рис. 68. Распределение скорости по лагранжевой координате внутри
коллапсирую-щей железно-кислородной звезды с массой М =2 M(c): а) на
прозрачной и б) на
непрозрачной стадии коллапса. Момент г =0 соответствует оптической
нейтринной толще т"? = 0,001. Цифры у кривых соответствуют следующим
