Завершающая стадия катастрофических взрывов умирающих массивных звезд, известных как сверхновые , могла с помощью космических лучей воздействовать на окружающий межзвездный газ до шести раз сильнее, согласно новому исследованию ученых из Оксфордского университета. Эта работа будет представлена аспирантом Франсиско Родригесом Монтеро 19 июля 2021 года на виртуальном Национальном астрономическом собрании (NAM 2021).
Когда сверхновые взрываются, они испускают в космос свет и миллиарды частиц. В то время как свет может свободно достигать нас, частицы захватываются в спиральные петли магнитными ударными волнами, генерируемыми во время взрыва. По мере того, как они проходят вперед и назад через ударные фронты, эти частицы разгоняются почти до скорости света , и после выхода из сверхновых считается, что они являются источником таинственной формы излучения, известной как космические лучи .
Из-за своей огромной скорости космические лучи испытывают сильные релятивистские эффекты, фактически теряя меньше энергии, чем обычное вещество, и позволяя им путешествовать на большие расстояния по галактике . Попутно они влияют на энергию и структуру межзвездного газа на своем пути и могут сыграть ключевую роль в остановке образования новых звезд в плотных газовых скоплениях. Однако влияние космических лучей на эволюцию галактик до сих пор недостаточно изучено.
В первом в своем роде численном исследовании с высоким разрешением команда смоделировала эволюцию ударных волн от взрывов сверхновых в течение нескольких миллионов лет. Они обнаружили, что космические лучи могут играть решающую роль на последних стадиях эволюции сверхновой и ее способности вводить энергию в окружающий галактический газ.
Родригес Монтеро объясняет: Поначалу кажется, что добавление космических лучей не меняет характер развития взрыва. Тем не менее, когда сверхновая достигает стадии, когда она не может набрать больше импульса за счет преобразования тепловой энергии сверхновой в кинетическую энергию, мы обнаружили, что космические лучи могут сообщать газу дополнительный импульс, позволяя передать конечный импульс, равный в 4-6 раз больше, чем предсказывалось ранее.
Результаты показывают, что истечение газа из межзвездной среды в окружающую галактическую среду будет гораздо более масштабным, чем предполагалось ранее.
Вопреки недавним теоретическим аргументам, моделирование также предполагает, что дополнительный импульс, обеспечиваемый космическими лучами, более значителен, когда массивные звезды взрываются в средах с низкой плотностью. Это может способствовать формированию сверхпузырей, питаемых последовательными поколениями сверхновых, выметая газ из межзвездной среды и высвобождая его из галактических дисков .
