Крупномасштабные нелинейные процессы в межзвездной среде

• Автор: Королев, Виталий Владимирович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 163 с. : ил.

1. Эволюция остатка сверхновой в многофазной межзвездной среде
1.1. Свойства межзвездной среды
1.2. Динамика остатков сверхновых
1.3. Постановка задачи и физическая модель
1.4. Математическая модель и численная схема для расчета течения многофазной среды
1.5. Методика расчетов. Тестовые задачи
1.6. Результаты расчетов. Обсуждение
2. Образование выпрямленных сегментов в рукавах спиральных галактик
2.1. Особенности спиральной структуры галактик
2.2. Постановка задачи и физическая модель
2.3. Методика расчетов. Обсуждение результатов
3. Трехмерная структура галактических ударных волн
3.1. Вертикальная структура галактических ударных волн
3.2. Постановка задачи и физическая модель
3.3. Методика расчетов. Обсуждение результатов. . . . '
Заключение
Приложения.
A. Схема ТУБ. .
B. Методика распознавания разрывов
C. Характеристики турбулентного течения
Литература
Одним из важных с точки зрения астрофизики структурных элементов галактик является межзвездная среда (далее МЗС). В современной науке сложилось вполне обоснованное мнение, что состояние МЗС и протекающие в ней процессы во многом определяют поведение других галактических подсистем. С другой стороны, свойства самой среды подвержены влиянию внешних факторов.
В значительной мере МЗС представляет собой разреженный газ или, если быть точнее, плазму с различной степенью ионизации, характерные скорости движения которой превосходят скорость звука [7, 38, 120, 121]. С точки зрения газодинамики это означает, что в такой среде могут возникать ударные волны. Процессы взрывного характера, при которых высвобождается значительная энергия, способны сообщать газу достаточно большие скорости. В частности, при вспышках сверхновых типичные начальные скорости выброса вещества составляют 5-10 тысяч километров в секунду, в то время как характерные значения скорости звука в невозмущенном газе — порядка 10 километров в секунду. Исследования показывают, что расширение остатков сверхновых, как при одиночных вспышках, так и, при коллективных взрывах звезд в тесных О В-ассоциациях, действительно сопровождается образованием ударных волн. В нашей Галактике сами вспышки
за исторически документированный период наблюдались крайне редко — зафиксировано всего семь событий такого рода в 837, 1006, 1054,1181, 1408, 1572 и 1604 годах [6]. Однако в межзвездном пространстве довольно часто наблюдаются продукты этих катастрофических процессов — расширяющиеся оболочки нейтрального водорода, сброшенные при взрыве звезд, так называемые остатки сверхновых (ОСЫ). Они представляют собой либо волокнистые оболочечные туманности неправильной формы (например, сверхновые I типа Тихо Браге 1572 г и Кеплера 1604 г), либо плерионы — остатки сверхновых типа II, у которых четко обозначенной оболочки не выявлено (например, остаток сверхновой 1054 г — Крабовидная туманность). [12]. Согласно каталогу Грина [51] на текущий момент число наблюдаемых в Галактике остатков сверхновых достигает 231. Также обнаруживаются и существенно более масштабные образования, так называемые сверхоболочки [26, 56, 82], размеры которых могут достигать нескольких сот парсек. Новые вспышки — по нескольку десятков в год — и остатки старых сверхновых регистрируются также и в других галактиках.
Вспышки сверхновых являются важным фактором, воздействующим на МЗС в. масштабах всей Галактики. Наличие мощной рентгеновской светимости ООН свидетельствует о высоких температурах вещества порядка 106-10т К [98], которое представляет собой сильно ионизированную плазму — корональный газ. Согласно предложенной в работе [84] модели трехфазной МЗС вследствие регулярных вспышек сверхновых значительная часть объема галактики должна быть заполнена кавернами с корональным газом, которые из-за градиента плотности в газовом диске могут проры-
^(р(г, г,1= 0.1124))
Рис. 1.7: Динамическое разрушение облаков на ранних стадиях расширения остатка.
ным газом (рис. 1.7). Такое срывание оболочек массивных облаков ударной волной проявляется в виде шлейфов разреженного газа, тянущимися от облаков к внешней границе остатка. При этом само облако подвергается деформации при пересечении им ударного фронта, в результате чего оно теряет сферическую форму и сжимается в поперечнике. Ударная волна также сообщает облаку некоторый импульс, однако, из-за инерции оно заметно смещается из своего начального положения лишь спустя примерно 103 лет. Из распределений скоростей (рис. 1.20, 1.21, 1.27, 1.28, 1.34, 1.35, 1.41, 1.42) видно также, что первичная ударная волна при огибании облаков порождает отраженные ударные волны, распространяющиеся внутрь каверны. Это один из механизмов, определяющих турбулизацию среды.
1ё(р(г. 2,1 = 0.0543))