karpova

Модели образования колец в планетарных туманностях
Карпова А.В.1, Варшалович Д. А.2
СПбГПУ
2 ФТИ им. Иоффе РАН
1
Санкт-Петербург
2010
Введение
Планетарная туманность (ПТ) – это очень разреженная и
протяженная светящаяся газовая оболочка, окружающая горячую
звезду и сформировавшаяся на поздней стадии эволюции этой
звезды из ее вещества.
Наблюдения с помощью
телескопа «Хаббл» выявили
новые особенности структуры
гало ПТ– концентрические
кольца, вложенные друг в друга.
Реально эти структуры
представляют собой оболочки,
которые в проекции на
плоскость неба воспринимаются
как кольца.
2
Эволюционные треки звезд
3
NGC 6543 («Кошачий Глаз»)
4
Кольца NGC 6543
У туманности «Кошачий Глаз» выявлено более 10 колец.
Расстояние до туманности составляет 1 кпк, а скорость
расширения колец 10 км/с.
Поверхностная яркость в линии Нα наводит на мысль, что
кольца имеют постоянную массу (
) и толщину (~1000
а. е.). Общая масса видимых оболочек
.
Интервалы между кольцами, если считать скорость расширения
постоянной, составляют 1170, 1350, 1040, 1350, 1030, 1580,
1620 и 1890 ± 100 лет, начиная от внутреннего кольца. Средний
интервал равен 1400 лет.
5
Теории образования колец
1. Бинарная модель
Авторы: Amos Harpaz, Saul Rappaport, and Naom Soker
(The rings around the Egg Nebula // ApJ. – 1997. – V. 487).
Расчет сделан для туманности «Яйцо»
Кольца сформировались вокруг звезды благодаря действию
компаньона.
6
Теории образования колец
2. Гидродинамическая модель
Авторы: Y.J.W. Simis, V.Icke, and C. Dominik
(Origin of quasi-periodic shells in dust forming AGB Winds // A&A. –
2001. – V. 371 )
Расчет сделан для туманности «Арахис».
Кольца возникли благодаря ударным волнам в звездном газопылевом ветре .
7
Теории образования колец
3. Магнитогидродинамическая модель
Авторы: G. Garcia-Segura, J. A. Lopez, and J. Franco
(Late AGB magnetic cycles: magnetohydrodynamic solutions for the
Hubble Space Telescope planetary nebulae rings // ApJ. - 2001. – V.
560 )
Расчет сделан для туманности «Кошачий Глаз».
Кольца обусловлены магнитной активностью звезды.
8
Теории образования колец
4. Модель звездных осцилляций
Авторы: H. M. Van Horn, J. H. Thomas, A. Franck, E. G. Blackman
(Fuel-supply-limited stellar relaxation oscillations: application to
multiple rings around asymptotic giant branch stars and planetary
nebulae // ApJ. – 2003. – V. 585 )
Расчет сделан для туманности «Кошачий Глаз».
Кольца возникли благодаря нестабильностям, обусловленным
горением водорода в слоевом источнике
9
Модель тепловых вспышек в гелиевом
слоевом источнике
10
Модель тепловых вспышек в гелиевом
слоевом источнике
Зависимость между
(массой ядра,
измеренной в
Солнечных массах),
и tTB
(временем между
вспышками).
Незакрашенные кружки
соответствуют массе
звезды
,
рассмотренной в
работе Пачинского (при
этом X=0.7, Z=0.03).
11
Модель тепловых вспышек в гелиевом
слоевом источнике
Типичные времена между гелиевыми вспышками составляют
лет, но вполне возможны и гораздо меньшие
104  105
периоды. Все зависит от массы ядра звезды.
Для
время между вспышками составляет
лет и увеличивается до
лет при
. Для
больших масс ядра M c время между вспышками
уменьшается с ростом массы ядра по закону (Бисноватый-Коган
«Физические вопросы теории звездной эволюции»)
где tTB измеряется в годах, а - M c масса углеродно-кислородного
ядра звезды .
Для получения периода порядка 1400 лет, как наблюдается в
туманности «Кошачий Глаз», необходима такая масса ядра:
12
Новые наблюдения, необходимые для
подтверждения гипотез



измерить поляризацию излучения, определить магнитное поле
NGC 6543.
определить точную скорость расширения отдельных колец, т. к.
предположение о том, что скорость расширения колец всегда
была одной и той же, причем одинаковой для всех колец, не
совсем оправдано.
определение точного количества колец вокруг туманности; с
улучшением технических характеристик телескопов определяют
все более и более слабые кольца вокруг туманности, но пока их
описание отсутствует.
13
Заключение
В настоящее время существует несколько моделей, объясняющих
образование колец, но ни одна из них не является общепризнанной.
Каждая модель хорошо описывает только часть характеристик колец,
имеет свои преимущества и недостатки.
Предложенную в работе модель образования колец в результате
вспышек в гелиевом слоевом источнике вполне возможно использовать
наравне с остальными моделями.
Был проведен независимый анализ расчетов, сделанных в работе Ван
Хорна и др. Полученный результат отличается от результатов данной
статьи.
Необходимы дальнейшие теоретические расчеты, доработки моделей и
астрофизические наблюдения, чтобы определить достоверность той
или иной гипотезы.
14
Спасибо за внимание!