Термоядерные рентгеновские барстеры : зажигание и распространение термоядерного горения

• Автор: Грязных, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Снежинск
• Количество страниц: 191 с. : ил.

Оглавление
Введение

1. Рентгеновские термоядерные барстеры

1.1. Термоядерное горение в звёздах

1.2. Рентгеновские двойные, аккреция, аккреционный диск и пограничный слой

1.3. Рентгеновские барстеры

1.4. Наблюдения термоядерных барстеров

1.5. Инициирование горения

2. Зажигание и распространение термоядерного горения

2.1. Модельная система горения в ограниченной области

2.2. Зажигание в ограниченной области
2.3. Распространение горения в тонком слое или шнуре
Выводы к главе
3. Термоядерное горение в слое на поверхности нейтронной звезды
3.1. Уравнения динамики АГ-зонного плоского тонкого слоя
3.2. Однослойная модель без потока вещества
3.3. Однослойная однокомпонентная модель с горением и потоком вещества
3.4. Двухслойная двухкомпонентная модель
3.5. Основные свойства полученных решений и сравнение с данными наблюдений
3.6. Локальное зажигание и распространение горения в поверхностном слое
Выводы к главе
4. Влияние турбулентного перемешивания на развитие термоядерных
рентгеновских барстов
4.1. Феноменологические модели турбулентности
4.2. Моделирование неустойчивого термоядерного горения в поверхностном слое
4.3. Моделирование рентгеновского баретера
Выводы к главе

5. Численное моделирование распространения термоядерного горения в
слое гелия на поверхности нейтронной звезды
5.1. Моделирование распространения термоядерного горения в слое гелия с плотностью на дне 1.75 х 108 г/см
5.2. Моделирование распространения термоядерного горения в слое гелия с плотностью на дне 1.8 х 107 г/см
5.3. Анализ результатов
Выводы к главе
Заключение
Список публикаций автора по теме диссертации
Список литературы
A. Горение сферы, шнура или слоя
B. Модель замыкания системы уравнений многозонного слоя
C. Параметры уравнения состояния и скоростей реакций
О. Распределение вещества на поверхности вращающейся звезды
Е. Используемые газодинамические программы

Введение
Актуальность темы исследования
Предметом исследования представленной диссертации являются механизмы зажигания и распространения термоядерного горения в поверхностных слоях нейтронных звёзд при рентгеновских барстах.
Термоядерные реакции являются основным источником энергии звёзд и определяющим фактором их эволюции на всех этапах, включая медленные изменения и быстрые взрывы. На медленных этапах эволюции звезда находится в устойчивом гидростатическом и тепловом равновесии. Тепловая устойчивость невырожденной звезды на этапе Главной последовательности объясняется её отрицательной эффективной теплоёмкостью, поэтому небольшие изменения энергии приводят к обратному изменению температуры и, как следствие, компенсирующему изменению темпа термоядерных реакций. Времена существенных изменений параметров таких звёзд (не учитывая устойчивые колебания) определяются временами выгорания вещества и составляют миллиарды лет. Напротив, взрывные явления в звёздах длятся секунды. Они объясняются потерей гидростатической или тепловой устойчивости. Первый тип неустойчивости может привести к коллапсу звезды, наблюдаемому как вспышка сверхновой II типа [26, 83]. Тепловая неустойчивость горения приводит к термоядерному взрыву на звезде [44]. Такой взрыв возможен либо в центре вырожденной звезды или в слое на её поверхности. В первом случае он разрушает звезду и наблюдается как вспышка сверхновой типа 1а [47], во втором взрывы наблюдаются как оптические новые [41] или рентгеновские барсты [55, 77], не разрушают звезду и могут наблюдаться повторно.
Для повторных термоядерных взрывов на поверхности звезды требуется, чтобы существовал приток вещества. Такой приток может дать аккреция от звезды-компаньона в двойной системе. Если вещество падает на поверхность нейтронной звезды, то потери гравитационной энергии в аккреционном диске и атмосфере столь высоки, что система наблюдается как яркий источник в рентгеновском диапазоне — рентгеновская двойная звезда. В поверхностном слое вещество разогревается до температур порядка 108 К, так что гелий интенсивно горит в термоядерной За-реакции. Зависимость её скорости от температуры столь высока,

E = XnM
Рисунок 2.4 - Кривые нагрева (синяя линия) и зажигания (красная линия) для модельного системы уравнений горения (2.1) в плоскости Е = МХп vs. Т. Розовые линии — фазовые траектории решений для нескольких значений надкритич-ности а = М — Мг. Параметры: Т0 = 0.0875, Тг1 =0.1, Мл = 0.55. Расчёт проведён для модельной кинетики (2.4) с I = 1, р = 2, n = 2, ER = 5. Начальные значения Т для расчётов выбраны на кривой зажигания. Минимальное значение относительной надкритичности, при котором происходит зажигание, равно а/Мг1 = 0.0562, что очень близко к оценке (2 9), дающей а/Мл = 0.0556.