новости космоса
4225 22
22 января 2019 21:15:58

Ученые измерили температуру атомов в области фронта ударной волны сверхновой

Новый метод измерения температуры атомов, развиваемой при взрывах умирающих звезд, поможет ученым понять ударные волны, которые образуются в результате этих взрывов, называемых взрывами сверхновых. Международная команда исследователей в новой работе наблюдала близлежащие остатки сверхновой и сравнила результаты наблюдений с компьютерными моделями для определения температуры медленно движущихся атомов газа, окружающих звезду, которые разогреваются при столкновении с материалом, выбрасываемым в результате взрыва.

Эта команда, возглавляемая Марко Мицели (Marco Miceli) из Палермской астрономической обсерватории, Италия, проанализировала результаты наблюдений остатков сверхновой SN1987A при помощи космической рентгеновской обсерватории НАСА Chandra («Чандра») за продолжительный период времени и создала численную модель, описывающую эту сверхновую. Проведенный командой анализ помог подтвердить, что температура даже самых тяжелых атомов – которая не измерялась ни в одном из предыдущих исследований – связана с их атомной массой. Эти результаты помогают ответить на давно стоящие перед астрономами вопросы, связанные с ударными волнами, и дают важную информацию о протекающих внутри этих структур физических процессах.

Сверхновая SN1987A, расположенная в галактике-спутнике Млечного пути под названием Большое Магелланово Облако, стала первой сверхновой, наблюдаемой невооруженным глазом со времен сверхновой Кеплера, вспыхнувшей в 1604 г. Она также является первой сверхновой, которая была подробно изучена при помощи современных астрономических инструментов. Свет от этого взрыва впервые достиг Земли 23 февраля 1987 г., и с того времени эта сверхновая наблюдалась во всем диапазоне электромагнитных волн, начиная от радиоволн и вплоть до рентгеновских и даже гамма-лучей. Команда Мицели использовала проведенные наблюдения для создания модели, описывающей эту сверхновую.

Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.


(Добавил: Hot Temp)

комментарии
1
Leonid3190 · 22-01-2019

Действительно это первая сверхновая, за которой наблюдали с с первых минут взрыва благодаря японскому нейтринному датчику, который зафиксировал десяток нейтрино и указал направление :-)
А сейчас даже недавнее столкновение нейтронных звёзд и тоже наблюдаемое с первых минут не вызывает восторга. Кстати, гамма излучение от этого столкновения уже угасло, наверное скоро тоже статьи с моделями появятся :-)

2
dilettant171 · 23-01-2019

А в чём собственно новизна метода? И вообще, что из себя этот метод представляет?

3
dr_ovosek0 · 23-01-2019

"...температура даже самых тяжелых атомов – которая не измерялась
ни в одном из предыдущих исследований – связана с их атомной массой".
И как связана? Неужто трудно добавить два слова-- прямо пропорционально
или обратно пропорционально? А без них -- это бессвязица какая-то!

4
Teddy92 · 23-01-2019

Ранее предполагалось, что температура прямо пропорциональна атомной массе. Но измерена была лишь для легких элементов.
Новое исследование подтвердило зависимость до кремния и железа. Скорость материала в ударной волне 1/10 скорости света.

5
Leonid3190 · 23-01-2019

Ну да, напомнили они, что E=n*k*T/2=m*V^2/2. Спасибо, а то уже забывать начал :-)))

6
Teddy92 · 23-01-2019

Ну, речь не собственно о температуре, а о разогреве газа частицами ударной волны. Здесь можно бы ожидать, что чем тяжелее, тем меньше разогрев.

7
Teddy92 · 23-01-2019

А если газ перемешан, то температура одна. То есть не зависит от атомного номера. Видимо, сечение пропорционально числу нуклонов. Что за процесс узнать не удалось.

8
Maha81 · 23-01-2019

Температура пропорциональна не массе частиц и тел, участвующих в тепловом движении, массе самой по себе, а кинетической энергии этих частиц. По условию фундаментального закона равного распределения тепловой кинетической энергии по степеням свободы этой тепловой среды так и получаем равную температуру у всех частиц, тел, участвующих в этом. Говорить о зависимости температуры от массы можно только для различных систем, не обменивающихся между собой этой формой энергии.

9
Teddy92 · 23-01-2019

Плазма - она такая неравновесная...

10
Maha81 · 23-01-2019

Видимо, рассматриваются облак газа, оставшиеся от взрыва, которые имеют настолько малую плотность, что теплового обмена в расширяющихся облаках не происходит. Исходно различные по массе атомы в этом потоке не уравновешены по температуре, потому что прямо в нем какое-то время идут ядерные реакции. И наибольшую температуру в нем могут поиметь атомы свинца, например. Вследствие этого поисходит сепарация по скоростям атомов в потоке, а следовательно, и по массе атомов. Столкновения с неподвижным газом с образованием ударных волн для различных таких сепарированных групп атомов происходят в разное время и в различных местах, что и делает видимыми такие различные системы с различным составом атомов и различающейся температурой для этих отдельных облаков во фронте ударных волн.

11
Leonid3190 · 23-01-2019

"..настолько малую плотность, что теплового обмена в расширяющихся облаках не происходит.." (с)Maha
Маша, вы упускаете понятие "время". Даже в комнате у вас теплообмен происходит не мгновенно, но во времени: после закрытия форточки через несколько минут и наступает равновесие.
Скажем для молекулярного водорода при Т=100 гр.С и давлении 1.0E-9 паскаля (725 000 000 000 шт.молекул/м^3) длина свободного пробега 587 км.
Вполне считается и размер гравитационно связанного облака и время установления температурного баланса в таком облаке :-)

12
Teddy92 · 23-01-2019

Никакого баланса даже в примитивных земных ударных волнах нет.
А тут субсветовые скорости, когда из протонов начинают высыпаться глюоны и кварки! Тут попахивает кварк-глюонной плазмой. А она как раз взаимодействует и с фотонами гамма излучения и с электронами и уж с протонами-нейтронами подавно. Именно поэтому, чем больше нуклонов в атоме, тем больше энергии они получают. А в случае равновесия была бы одна температура. В статье же указано, что температура пропорциональна атомному весу.
.
"We can now accurately measure the temperatures of elements as heavy as silicon and iron, and have shown that they indeed do follow the relationship that the temperature of each element is proportional to the atomic weight of that element," said Burrows

13
Maha81 · 23-01-2019

Leonid, у нас же речь идет не о миллион лет спокойно существующем гравитационно связанном облаке, в котором тепловое равновесие устанавливает практически полный температурный баланс с градиентами только гравитационного происхождения. Мы имеем ударные волны от пришедших в эту идиллию достаточно сильно сепарированных по скоростям и массам потоков вещества от взрыва сверхновой. Баланс нарушается.
"Проведенный командой анализ помог подтвердить, что температура даже самых тяжелых атомов – которая не измерялась ни в одном из предыдущих исследований – связана с их атомной массой."
-- Обязательно и очевидно должна быть связана. Но я думаю, что эта связь сложная, зависимая от многих факторов, и вовсе не пропорциональная.

14
Maha81 · 23-01-2019

Ну, то есть может получаться такая общая тенденция, которую можно объяснить если хотите, но из нее наверняка будут выпадать данные по многим конкретным изотопам.

15
Teddy92 · 23-01-2019

Да не выпадает. То есть взаимодействие ударного фронта с веществом идет прямо по нуклонам. То есть или слабое взаимодействие или взаимодействие с кварк-глюонной плазмой, которая прямо пропорциональна концентрации нуклонов.

16
Teddy92 · 23-01-2019

Да, забыл добавить, по стоячим нуклонам газового облака ◍ , которые не имеют особенностей в связи с разгоном. А ударная волна имеет скорость 1/10 от с.

17
Maha81 · 23-01-2019

Teddy, кварк-глюонная плазма ни при чем здесь. Для ее образования 1/10 от с далеко не достаточно. Все проще, а потому запутаннее. Я назову самый ведущий фактор.
Надеюсь, всем ясно, что наибольшую скорость в потоке вещества от взрыва сверхновой имеют протоны (электроны во внимание не берем). Самые быстрые из них первыми достигнут окружающие газовые облака и начнут порождать в них ударные волны, нагревая в них "стоячий" газ имеющейся у протонов кинетической энергией. Соответственно в этой зоне ударной волны установится "протонное" распределение температуры. Следом придет гелиевая волна от сверхновой и возникнет зона "гелиевого" распределения. Ну и так далее по элементному составу накатывающих волн вещества в потоке. Чем далее, тем более эти элементные волны смешиваются в потоке и их изотопный состав перепутывается, но общая тенденция большего запаздывания элементов с большей массой сохраняется до самого заднего края потока. Эти наиболее медленные атомы проводят в потоке дольше всего по времени и получают наибольшую долю ускорения от взрыва. Поэтому их температура выше, чем у легких атомов. Такова тенденция.

18
Maha81 · 23-01-2019

Ну, и может быть, самое главное. Каждая следующая волна из более тяжелых атомов приходит на уже разогретую более ранними волнами среду. Они как-то складываются, но опять же тенденция такова, что более поздние арьергарды тяжелых атомов будут горячее легковесных авангардов.

19
Maha81 · 23-01-2019

На снимках телескопов области авангарда и арьергарда накладываются и поэтому кажется, что более горячие тяжелые атомы и менее горячие легкие находятся вместе, а не разделены несколько расстоянием. Может быть нужно приглядеться и разделить их?

20
Leonid3190 · 23-01-2019

"..Никакого баланса даже в примитивных земных ударных волнах нет.." (с)Teddy
Маша, Teddy даже и на Земле ударная волна от взрыва (не дай Бог ядерного) пройдёт за минуту, а для Космоса миллион лет - наш день, "вот я и говорю" (как Машина тёзка) через миллион лет и следа не останется :-))

21
Maha81 · 23-01-2019

Да, порядка такой срок жизни туманностей образованных взрывами сверхновых.
"При­мер­но че­рез неск. со­тен ты­сяч лет ско­рость рас­ши­ре­ния обо­лоч­ки за­мед­ля­ет­ся до сред­не­ста­ти­стич. ско­ро­стей га­зо­вых об­ла­ков в ок­ру­жаю­щем про­стран­ст­ве (ок. 10 км/с). Раз­мер остатка вспышки сверхновой при этом мо­жет дос­тичь не­сколь­ких де­сят­ков пар­сек."

22
Teddy92 · 23-01-2019

Температуру измеряли за фронтом. Там на тяжелое облако межзвездного газа налетает энергия малочисленного по массе материала от взрыва. Поэтому механизм состоит во взаимодействии нуклонов газа с энергичными протонами (и другими частицами) от взрыва. Впрочем, механизм не раскрывается (по крайней мере бесплатно :) ) и мы вольны строить догадки.

написать комментарий наверх
Для добавления комментария необходимо зарегистрироваться, а затем войти на сайт используя свой логин и пароль.

Если Вы уже зарегистрировались, но забыли пароль - воспользуйтесь нашим разделом восстановления пароля.

© 2002-2024. Все права защищены. AstroNews.ru | Перепечатка любых материалов сайта без разрешения редакции запрещена!