Forklarer en perlerække af supernovaer
Fysikere vender sig ofte til Rayleigh-Taylors ustabilitet for at forklare, hvorfor væskestrukturer dannes i plasmaer, men det er måske ikke hele historien, når det kommer til ringen af brintklumper omkring supernova 1987A, tyder forskning fra University of Michigan.
I en undersøgelse offentliggjort i Physical Review Letters , hævder holdet, at krage-ustabiliteten gør et bedre stykke arbejde med at forklare "perlerækken", der omkranser resten af stjernen, og kaster lys over et langvarigt astrofysisk mysterium.
"Den fascinerende del ved dette er, at den samme mekanisme, der opbryder flyvevågninger, kunne være i spil her," sagde Michael Wadas, tilsvarende forfatter til undersøgelsen og en kandidatstuderende i maskinteknik på tidspunktet for arbejdet.
I jetkontrails skaber Crow-ustabiliteten brud i den glatte linje af skyer på grund af den spiralformede luftstrøm, der kommer fra enden af hver vinge, kendt som vingespidshvirvler. Disse hvirvler flyder ind i hinanden og skaber huller - noget vi kan se på grund af vanddampen i udstødningen. Og krage-ustabiliteten kan gøre noget, som Rayleigh-Taylor ikke kunne:forudsige antallet af klumper set omkring resten.
"Rayleigh-Taylors ustabilitet kunne fortælle dig, at der kan være klumper, men det ville være meget svært at trække et antal ud af det," sagde Wadas, som nu er postdoc ved California Institute of Technology.
Supernova 1987A er blandt de mest berømte stjerneeksplosioner, fordi den er relativt tæt på Jorden på 163.000 lysår væk, og dens lys nåede Jorden på et tidspunkt, hvor sofistikerede observatorier eksisterede for at se dens udvikling. Det er den første supernova, der er synlig for det blotte øje siden Keplers supernova i 1604, hvilket gør den til en utrolig sjælden astrofysisk begivenhed, der har spillet en overordnet rolle i at forme vores forståelse af stjernernes udvikling.
Mens meget stadig er ukendt om stjernen, der eksploderede, menes det, at ringen af gas, der omgiver stjernen forud for eksplosionen, kom fra sammensmeltningen af to stjerner. Disse stjerner kaster brint ud i rummet omkring dem, da de blev en blå kæmpe titusinder af år før supernovaen. Den ringformede sky af gas blev derefter stødt af strømmen af højhastighedsladede partikler, der kom fra den blå kæmpe, kendt som en stjernevind. Klumperne menes at være dannet før stjernen eksploderede.
Forskerne simulerede den måde, vinden skubbede skyen udad, mens den også trækker på overfladen, hvor toppen og bunden af skyen blev skubbet ud hurtigere end midten. Dette fik skyen til at krølle ind på sig selv, hvilket udløste krage-ustabiliteten og fik den til at bryde fra hinanden i nogenlunde jævne klumper, der blev til perlerækken. Forudsigelsen af 32 er meget tæt på de observerede 30 til 40 klumper omkring supernova 1987A-resten.
"Det er en stor del af, hvorfor vi tror, det er krage-ustabiliteten," sagde Eric Johnsen, U-M-professor i maskinteknik og seniorforfatter af undersøgelsen.
Holdet så hints om, at krage-ustabiliteten kunne forudsige dannelsen af flere perleringe omkring stjernen, længere ude fra den ring, der ser lysest ud på teleskopbilleder. De var glade for at se, at flere klumper synes at dukke op i billedet fra James Webb-rumteleskopets nær-infrarøde kamera, udgivet i august sidste år, forklarede Wadas.
Holdet foreslog også, at krage-ustabiliteten kan være på spil, når støvet omkring en stjerne sætter sig på planeter, selvom der er behov for yderligere forskning for at udforske denne mulighed.
Medforfattere til undersøgelsen er William White og Aaron Towne, henholdsvis kandidatstuderende og adjunkt i maskinteknik; og Heath LeFevre og Carolyn Kuranz, henholdsvis forskningsstipendiat og lektor i nuklear ingeniørvidenskab og radiologiske videnskaber; alt sammen på U-M.
Flere oplysninger: Michael J. Wadas et al., Hydrodynamic Mechanism for Clumping along the Equatorial Rings of SN1987A and Other Stars, Physical Review Letters (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.111201
Leveret af University of Michigan
Varme artikler
-
Stjerneskud på efterspørgsel:Japan start-up planlægger 2020 meteorregnKredit:CC0 Public Domain En japansk start-up, der udvikler stjerneskud efter behov, siger, at den vil være klar til at levere verdens første kunstige meteorregn i et spektakulært show over Hiroshim -
Kan månen være en person? Mens månens minedrift truer, en ændring af perspektiv kunne beskytte J…Apollo 17 månelanderen omgivet af dækspor. Kredit:NASA Alle planlægger at vende tilbage til månen. Mindst 10 missioner af et halvt dusin nationer er planlagt inden udgangen af 2021, og det er ku -
Hvad det kræver at blive Australiens første kvindelige astronautKim Ellis Hayes (øverst, tredje fra højre) med andre fra International Space University, foran Shuttle Atlantis ved NASAs Kennedy Space Center. Forfatter angivet Jeg er i øjeblikket ved at træne t -
Kosmisk 2-til-1:Total måneformørkelse kombineres med supermåneI denne mandag, 21. januar, 2019 filbillede, Jordens skygge falder hen over fuldmånen set over Brighton, det sydøstlige England. Den første totale måneformørkelse i mere end to år falder sammen med en