Promieniowanie kosmiczne pomaga wybuchom supernowych nadać większy pęd

Końcowa faza kataklizmicznych eksplozji umierających masywnych gwiazd, zwanych supernowymi, może z pomocą promieniowania kosmicznego nawet sześciokrotnie silniej oddziaływać na otaczający gaz międzygwiazdowy – wynika z nowego badania przeprowadzonego przez naukowców z Uniwersytetu w Oksfordzie. Praca ta zostanie zaprezentowana przez doktoranta Francisco Rodrígueza Montero 19 lipca 2021 roku na wirtualnym Narodowym Spotkaniu Astronomicznym (NAM 2021).

Kiedy supernowe wybuchają, emitują światło i miliardy cząstek w przestrzeń kosmiczną. Podczas gdy światło może swobodnie dotrzeć do nas, cząsteczki zostają uwięzione w spiralnych pętlach przez fale magnetyczne uderzeniowe generowane podczas eksplozji. Przechodząc tam i z powrotem przez fronty uderzeniowe, cząstki te są przyspieszane niemal do prędkości światła, a po ucieczce z supernowych są uważane za źródło tajemniczej formy promieniowania znanego jako promieniowanie kosmiczne.

Ze względu na swoją ogromną prędkość, promienie kosmiczne doświadczają silnych efektów relatywistycznych, efektywnie tracąc mniej energii niż zwykła materia i umożliwiając im podróżowanie na ogromne odległości przez galaktykę. Po drodze wpływają one na energię i strukturę gazu międzygwiazdowego na swojej drodze i mogą odgrywać kluczową rolę w zatrzymaniu procesu tworzenia nowych gwiazd w gęstych skupiskach gazu. Jednak do tej pory wpływ promieniowania kosmicznego na ewolucję galaktyk nie został dobrze poznany.

W pierwszym tego typu badaniu numerycznym o wysokiej rozdzielczości, zespół przeprowadził symulacje ewolucji fal uderzeniowych pochodzących z wybuchów supernowych na przestrzeni kilku milionów lat. Odkryli, że promieniowanie kosmiczne może odgrywać krytyczną rolę w końcowych etapach ewolucji supernowej i jej zdolności do wstrzykiwania energii do otaczającego ją galaktycznego gazu.

Rodríguez Montero wyjaśnia: Początkowo wydaje się, że dodanie promieniowania kosmicznego nie zmienia tego, jak rozwija się eksplozja. Niemniej jednak, kiedy supernowa osiągnie etap, w którym nie może uzyskać większego pędu z konwersji energii termicznej supernowej na energię kinetyczną, odkryliśmy, że promieniowanie kosmiczne może nadawać dodatkowy impuls gazowi, pozwalając, aby ostateczny nadany pęd był nawet 4-6 razy większy niż wcześniej przewidywano.

Wyniki sugerują, że wypływy gazu z ośrodka międzygwiazdowego do otaczającego ośrodka okołogalaktycznego, będą znacznie bardziej masywne niż wcześniej szacowano.

Wbrew najnowszym teoretycznym argumentom, symulacje sugerują również, że dodatkowy impuls dostarczany przez promieniowanie kosmiczne jest bardziej znaczący, gdy masywne gwiazdy eksplodują w środowiskach o niskiej gęstości. Mogłoby to ułatwić tworzenie się super-bąbli napędzanych przez kolejne generacje supernowych, wymiatając gaz z ośrodka międzygwiazdowego i wypuszczając go z dysków galaktycznych.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
RAS

Vega

Na ilustracji: Obraz pozostałości po supernowej Keplera. Źródło: NASA / CXC / NCSU / JPL-Caltech / M. Burkey i inni.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *