Йа Робинзон!
Автор HAZAR, 07 июн 2022 - 11:36
Сообщений в теме: 2
#2
HAZAR
-
- Смотрители «Pogwark-ов»
-
- 6 322 сообщений
Ордынец
Отправлено 07 июн 2022 - 11:39
Мы живём внутри области ионизованного водорода?
В выпуске Astrophysical Journal от 20 октября 2021 года (https://doi.org/10.3...538-4357/ac1feb) опубликована статья «Could the Local Cavity be an Irregularly Shaped Strömgren Sphere?», авторы которой Джеффри Лински и Сет Редфилд предлагают пересмотреть устоявшиеся взгляды на свойства межзвёздного вещества в окрестностях Солнечной системы.
Солнце и Солнечная система окружены сейчас небольшим комплексом межзвёздных облаков, неизобретательно названных Местными межзвёздными облаками (Local Interstellar Clouds, LIC). Эти облака простираются на 5–10 пк от Солнца, состоят из частично ионизованного газа и имеют температуру порядка 5000–10000 К. Происхождение их неясно.
Комплекс LIC, в свою очередь, находится внутри гигантской каверны неправильной формы, границы которой в различных направлениях находятся на расстояниях 70–100 пк от Солнца. Эта каверна известна под не более изобретательным названием Местной полости (Local Cavity) или Местного пузыря (Local Bubble). Как правило, предполагается (и я сам на лекциях говорю именно так), что Местная полость заполнена существенно более горячим (10⁶ К) и разреженным газом. Это предположение, с одной стороны, логично: подобные полости порождаются вспышками сверхновых, расширяющиеся оболочки которых заполнены именно таким горячим веществом. С другой стороны, оно как будто бы подтверждается наблюдениями мягкого рентгеновского излучения с энергией порядка 250 эВ. Отсутствие признаков поглощения этого излучения в плотных облаках, расположенных дальше 150 пк от Солнца, указывает, что его источник находится внутри Местной полости. Признаком происходивших рядом с нами недавних вспышек сверхновых является и избыточное содержание ⁶⁰Fe в горных породах с возрастами порядка 3 млн лет.
Однако с этим логичным предположением не всё гладко. Во-первых, источником мягкого рентгена может быть не только тепловое излучение горячего газа, но и процессы перезарядки ионов солнечного ветра и нейтральных атомов на границе гелиосферы. Характеристики этих процессов известны плохо, и в пределах неопределённости вполне возможен вариант, в котором перезарядкой объясняется вообще всё наблюдаемое рядом с нами мягкое рентгеновское излучение, без вклада горячего газа. (Различить вклады перезарядки и теплового излучения горячего газа можно только с помощью детальных спектров, которых нет.) При этом данные об отсутствии поглощения рентгена в облаках за пределами Местной полости говорят только о том, что он генерируется внутри полости, но не говорят, где именно.
Во-вторых, если вся Местная полость заполнена горячим газом, вокруг нас где-то должны присутствовать и «интерфейсные» области, в которых этот газ граничит с более холодным веществом. В этих интерфейсных областях с температурой порядка 100000–300000 К должны наблюдаться линии поглощения высокоионизованных кислорода (O VI), кремния (Si IV), углерода (C IV), азота (N V), а также линии излучения железа Fe IX. Все попытки их обнаружить закончились неудачей.
В-третьих, по мнению авторов статьи, есть и ещё одно противоречие. Если горячий газ целиком заполняет Местную полость, его тепловое давление оказывается слишком большим, чтобы его (в сочетании с другими давлениями — магнитным, турбулентным, давлением космических лучей) могла уравновесить гравитация вещества полости.
Из всех этих противоречий авторы делают вывод, что Местная полость заполнена не миллионоградусным газом, а более холодным веществом с температурой около 10000–20000 К и представляет собой не остаток сверхновой (сверхновых), а область ионизованного водорода. Точнее, сам факт вспышек не оспаривается, но предполагается, что они происходили внутри «готовой» зоны Стрёмгрена, то есть, зоны, в которой температура и состояние ионизации обусловлены — по крайней мере, на больших масштабах — не ударными волнами, а ионизующим излучением. Это объясняет, почему водород в Местной полости полностью ионизован. На малых же масштабах ударные волны в остатке сверхновой могут уплотнять газ и порождать небольшие сгустки, в которых усиливается рекомбинация и газ становится частично нейтральным, как в LIC.
Осталось определить, какая именно звезда или звёзды являются источником ионизующего излучения. Лински Редфилд считают, что наиболее вероятной причиной возникновения вокруг нас области ионизованного водорода является совокупное ультрафиолетовое излучение звезды ε CMa и нескольких десятков белых карликов, находящихся внутри Местной полости. При концентрации вещества порядка 0.01 см¯³ радиус зоны Стрёмгрена для ε CMa составляет 160 пк, то есть как раз порядка размеров Местной полости. Этот вывод не отрицает наличия горячего газа вообще, но существенно ограничивает его количество.
Кстати, название статьи наглядно иллюстрирует широту мышления астрономов. Кто ещё мог бы с такой лёгкостью написать про сферу неправильной формы?
В выпуске Astrophysical Journal от 20 октября 2021 года (https://doi.org/10.3...538-4357/ac1feb) опубликована статья «Could the Local Cavity be an Irregularly Shaped Strömgren Sphere?», авторы которой Джеффри Лински и Сет Редфилд предлагают пересмотреть устоявшиеся взгляды на свойства межзвёздного вещества в окрестностях Солнечной системы.
Солнце и Солнечная система окружены сейчас небольшим комплексом межзвёздных облаков, неизобретательно названных Местными межзвёздными облаками (Local Interstellar Clouds, LIC). Эти облака простираются на 5–10 пк от Солнца, состоят из частично ионизованного газа и имеют температуру порядка 5000–10000 К. Происхождение их неясно.
Комплекс LIC, в свою очередь, находится внутри гигантской каверны неправильной формы, границы которой в различных направлениях находятся на расстояниях 70–100 пк от Солнца. Эта каверна известна под не более изобретательным названием Местной полости (Local Cavity) или Местного пузыря (Local Bubble). Как правило, предполагается (и я сам на лекциях говорю именно так), что Местная полость заполнена существенно более горячим (10⁶ К) и разреженным газом. Это предположение, с одной стороны, логично: подобные полости порождаются вспышками сверхновых, расширяющиеся оболочки которых заполнены именно таким горячим веществом. С другой стороны, оно как будто бы подтверждается наблюдениями мягкого рентгеновского излучения с энергией порядка 250 эВ. Отсутствие признаков поглощения этого излучения в плотных облаках, расположенных дальше 150 пк от Солнца, указывает, что его источник находится внутри Местной полости. Признаком происходивших рядом с нами недавних вспышек сверхновых является и избыточное содержание ⁶⁰Fe в горных породах с возрастами порядка 3 млн лет.
Однако с этим логичным предположением не всё гладко. Во-первых, источником мягкого рентгена может быть не только тепловое излучение горячего газа, но и процессы перезарядки ионов солнечного ветра и нейтральных атомов на границе гелиосферы. Характеристики этих процессов известны плохо, и в пределах неопределённости вполне возможен вариант, в котором перезарядкой объясняется вообще всё наблюдаемое рядом с нами мягкое рентгеновское излучение, без вклада горячего газа. (Различить вклады перезарядки и теплового излучения горячего газа можно только с помощью детальных спектров, которых нет.) При этом данные об отсутствии поглощения рентгена в облаках за пределами Местной полости говорят только о том, что он генерируется внутри полости, но не говорят, где именно.
Во-вторых, если вся Местная полость заполнена горячим газом, вокруг нас где-то должны присутствовать и «интерфейсные» области, в которых этот газ граничит с более холодным веществом. В этих интерфейсных областях с температурой порядка 100000–300000 К должны наблюдаться линии поглощения высокоионизованных кислорода (O VI), кремния (Si IV), углерода (C IV), азота (N V), а также линии излучения железа Fe IX. Все попытки их обнаружить закончились неудачей.
В-третьих, по мнению авторов статьи, есть и ещё одно противоречие. Если горячий газ целиком заполняет Местную полость, его тепловое давление оказывается слишком большим, чтобы его (в сочетании с другими давлениями — магнитным, турбулентным, давлением космических лучей) могла уравновесить гравитация вещества полости.
Из всех этих противоречий авторы делают вывод, что Местная полость заполнена не миллионоградусным газом, а более холодным веществом с температурой около 10000–20000 К и представляет собой не остаток сверхновой (сверхновых), а область ионизованного водорода. Точнее, сам факт вспышек не оспаривается, но предполагается, что они происходили внутри «готовой» зоны Стрёмгрена, то есть, зоны, в которой температура и состояние ионизации обусловлены — по крайней мере, на больших масштабах — не ударными волнами, а ионизующим излучением. Это объясняет, почему водород в Местной полости полностью ионизован. На малых же масштабах ударные волны в остатке сверхновой могут уплотнять газ и порождать небольшие сгустки, в которых усиливается рекомбинация и газ становится частично нейтральным, как в LIC.
Осталось определить, какая именно звезда или звёзды являются источником ионизующего излучения. Лински Редфилд считают, что наиболее вероятной причиной возникновения вокруг нас области ионизованного водорода является совокупное ультрафиолетовое излучение звезды ε CMa и нескольких десятков белых карликов, находящихся внутри Местной полости. При концентрации вещества порядка 0.01 см¯³ радиус зоны Стрёмгрена для ε CMa составляет 160 пк, то есть как раз порядка размеров Местной полости. Этот вывод не отрицает наличия горячего газа вообще, но существенно ограничивает его количество.
Кстати, название статьи наглядно иллюстрирует широту мышления астрономов. Кто ещё мог бы с такой лёгкостью написать про сферу неправильной формы?
#3
HAZAR
-
- Смотрители «Pogwark-ов»
-
- 6 322 сообщений
Ордынец
Отправлено 07 июн 2022 - 11:41
Мы хорошо знаем теперь, что Солнце и Солнечная система находятся внутри гигантской полости поперечником в 300 пк, заполненной горячим разреженным газом, — Местного пузыря. Происхождение Местного Пузыря остаётся предметом дискуссий. Не успели мы толком свыкнуться с мыслью о том, что Пузырь представляет собой область ионизованного водорода (https://vk.com/id226...ll22620946_2236), как Кэтрин Закер с соавторами вновь возвращают нас к предположению, что он суть порождение сверхновой, да не одной, а доброго десятка. Проанализировав новейшие данные о расположении и движении звёздных скоплений и областей звездообразования в пределах 200 пк от Солнца, авторы работы https://doi.org/10.1...586-021-04286-5 пришли к выводу, что практически все комплексы звездообразования в солнечной окрестности лежат на поверхности Местного Пузыря, а молодые звёзды в них движутся перпендикулярно этой поверхности. Проследив движение звёзд назад во времени, авторы заключили, что Местный Пузырь образован вспышкой звездообразования, начавшейся примерно 15 млн. лет назад. Раздуваясь, Местный Пузырь собрал межзвёздное вещество в протяжённую оболочку, которая затем фрагментировала, породив наиболее значительные молекулярные облака в нашем окружении. История ближайшего молекулярного облака — в созвездии Тельца — оказывается более сложной. Оно лежит на пересечении поверхностей Местного Пузыря и соседнего с ним сверхпузыря Персея-Тельца и, возможно, является результатом их столкновения.
Траектории звёзд позволяют примерно определить место, с которого началось расширение Местного Пузыря, и его последующую эволюцию. История Пузыря началась примерно 15–16 млн. лет назад с рождения скоплений UCL (Upper Centaurus Lupus) и LCC (Lower Centaurus Crux), входящих в ассоциацию Скорпиона-Центавра (Sco-Cen). Через несколько миллионов лет массивные члены этих скоплений начали взрываться как сверхновые, положив начало расширению Местного Пузыря. Сейчас масса оболочки Местного Пузыря составляет примерно полтора миллиона солнечных масс, что в сочетании со скоростью расширения около 7 км/с позволяет оценить примерное количество сверхновых, породивших Местный Пузырь — около пятнадцати. Эта оценка согласуется с ожидаемым количеством сверхновых в скоплениях UCL и LCC, которое можно оценить, подсчитав количество звёзд в скоплениях и сделав стандартные предположения об их распределении по массам.
Надо сказать, что происхождение Местного Пузыря и раньше связывали со сверхновыми в ассоциации Sco-Cen, но это было скорее от безысходности, так как других звёздных группировок, способных породить такое количество сверхновых, в окрестностях Солнца попросту нет. Раньше против этой идеи свидетельствовали тогдашние данные, согласно которым скопления UCL и LCC сформировались за пределами Пузыря и оказались внутри него лишь в последние несколько миллионов лет. Авторы работы утверждают, что новые определения параметров движения как скоплений, так и Солнца, полученные, конечно же, при помощи Gaia, позволяют существенно уточнить траектории скоплений и на радость всем свидетельствуют, что в момент рождения Пузыря скопления UCL и LCC находились в его центре. Солнце вошло в Местный Пузырь примерно 5 млн. лет назад. В момент вспышки первой сверхновой мы были на расстоянии примерно 300 пк от неё.
Поскольку сверхновые взрывались не одновременно, а с интервалом примерно в 1 млн. лет, в истории Местного Пузыря можно проследить четыре эпизода звездообразования (помимо начального), стимулированных отдельными вспышками, — 10 млн. лет назад (Верхний Скорпион и более старое население Змееносца), 6 млн. лет назад (Южная Корона и более старое население Тельца), 2 млн. лет назад (Волк, Хамелеон и более молодые населения Тельца и Змееносца) и современное звездообразование.
Обстоятельства появления на свет прародительских скоплений UCL и LCC определить сложнее. Поскольку авторами работы ранее выдвинуто предположение, что Пояс Гулда на самом деле представляет собой не единое образование, а сочетание нескольких независимых структур (https://vk.com/id226...ll22620946_1719), здесь они продолжают развивать эту идею и предполагают, что рождение UCL и LCC было как-то связано с одной из этих структур (Radcliffe Wave или Split) или с их взаимодействием. Предварительные оценки показывают, что около 20 млн. лет Radcliffe Wave и Split могли пересечься там, где родились скопления UCL и LCC, но эти оценки пока весьма неточны. В любом случае, авторы считают, что ими получены убедительные свидетельства важной роли, которую играет в жизни Галактики стимуляция звездообразования вспышками сверхновых.
Если получится открыть статью (у меня из дома открылась), посмотрите: там в дополнительных материалах забавные интерактивные картинки.
Траектории звёзд позволяют примерно определить место, с которого началось расширение Местного Пузыря, и его последующую эволюцию. История Пузыря началась примерно 15–16 млн. лет назад с рождения скоплений UCL (Upper Centaurus Lupus) и LCC (Lower Centaurus Crux), входящих в ассоциацию Скорпиона-Центавра (Sco-Cen). Через несколько миллионов лет массивные члены этих скоплений начали взрываться как сверхновые, положив начало расширению Местного Пузыря. Сейчас масса оболочки Местного Пузыря составляет примерно полтора миллиона солнечных масс, что в сочетании со скоростью расширения около 7 км/с позволяет оценить примерное количество сверхновых, породивших Местный Пузырь — около пятнадцати. Эта оценка согласуется с ожидаемым количеством сверхновых в скоплениях UCL и LCC, которое можно оценить, подсчитав количество звёзд в скоплениях и сделав стандартные предположения об их распределении по массам.
Надо сказать, что происхождение Местного Пузыря и раньше связывали со сверхновыми в ассоциации Sco-Cen, но это было скорее от безысходности, так как других звёздных группировок, способных породить такое количество сверхновых, в окрестностях Солнца попросту нет. Раньше против этой идеи свидетельствовали тогдашние данные, согласно которым скопления UCL и LCC сформировались за пределами Пузыря и оказались внутри него лишь в последние несколько миллионов лет. Авторы работы утверждают, что новые определения параметров движения как скоплений, так и Солнца, полученные, конечно же, при помощи Gaia, позволяют существенно уточнить траектории скоплений и на радость всем свидетельствуют, что в момент рождения Пузыря скопления UCL и LCC находились в его центре. Солнце вошло в Местный Пузырь примерно 5 млн. лет назад. В момент вспышки первой сверхновой мы были на расстоянии примерно 300 пк от неё.
Поскольку сверхновые взрывались не одновременно, а с интервалом примерно в 1 млн. лет, в истории Местного Пузыря можно проследить четыре эпизода звездообразования (помимо начального), стимулированных отдельными вспышками, — 10 млн. лет назад (Верхний Скорпион и более старое население Змееносца), 6 млн. лет назад (Южная Корона и более старое население Тельца), 2 млн. лет назад (Волк, Хамелеон и более молодые населения Тельца и Змееносца) и современное звездообразование.
Обстоятельства появления на свет прародительских скоплений UCL и LCC определить сложнее. Поскольку авторами работы ранее выдвинуто предположение, что Пояс Гулда на самом деле представляет собой не единое образование, а сочетание нескольких независимых структур (https://vk.com/id226...ll22620946_1719), здесь они продолжают развивать эту идею и предполагают, что рождение UCL и LCC было как-то связано с одной из этих структур (Radcliffe Wave или Split) или с их взаимодействием. Предварительные оценки показывают, что около 20 млн. лет Radcliffe Wave и Split могли пересечься там, где родились скопления UCL и LCC, но эти оценки пока весьма неточны. В любом случае, авторы считают, что ими получены убедительные свидетельства важной роли, которую играет в жизни Галактики стимуляция звездообразования вспышками сверхновых.
Если получится открыть статью (у меня из дома открылась), посмотрите: там в дополнительных материалах забавные интерактивные картинки.
