Íj lökéshullám

Az íj lökéshullám (az angol bow shock - íves lökéshullám) egy csillag vagy bolygó magnetoszférája és a környezet közötti kölcsönhatási terület, amelyben megnövekedett anyagsűrűség figyelhető meg. A csillagok esetében ez általában a csillagszél és a csillagközi közeg közötti határ . A bolygók esetében az orr-sokk az a határ, amelynél a napszél sebessége meredeken csökken a magnetopauzához közeledve [2] . Az orrlökés legjobban tanulmányozott példája az, amikor a napszél találkozik a Föld magnetopauzájával , jellegzetes ív alakú hullámfrontot hozva létre, mint minden mágneses térrel rendelkező bolygó körül. A Föld körüli lökéshullám vastagsága körülbelül 17 km [3] , és a Földtől körülbelül 90 000 km távolságra található [4] .

Évtizedekig azt hitték, hogy a napszél orrlökést képez, amikor a környező csillagközi közeggel ütközött . 2012 -ben ez a hipotézis megkérdőjeleződött, amikor az IBEX kutatóműhold adatai azt mutatták, hogy a Naprendszer lassabban  halad át a csillagközi közegben , mint azt a korábbi számítások javasolták (84 000 km/h a korábban feltételezett 95 000 km /h helyett  ) [5 ] . Ez az új felfedezés lehetővé teszi számunkra, hogy feltételezzük, hogy a csillagszél nem ütközik ütközésbe a Naprendszert körülvevő heliopauzával , és ennek megfelelően a Naprendszer határain nem jön létre orr-sokk [5] .

Az íj lökéshullám kialakulásának elmélete

Az orr lökéshullám ugyanolyan fizikai természetű , mint a sugárhajtású vadászgép által keltett légi lökéshullám . A lökéshullámok olyan régiókat (frontokat) képeznek, amelyekben éles ugrások figyelhetők meg a sűrűségben , nyomásban , hőmérsékletben , gázionizációs fokban és egyéb gázparaméterekben. A lökéshullámok fontos szerepet játszanak számos kozmikus jelenségben . Az íj lökéshullámfrontjának vastagságát disszipatív folyamatok határozzák meg [6] .

Bármilyen lökéshullám előfordulásának meghatározó feltétele, hogy a mozgó folyadék vagy gáz (jelen esetben a csillagszél ) sebessége "szonikusabbról" " szubszonikusra " csökkenjen, ahol a hangsebesség a plazmafizikában : :

ahol c s  a hangsebesség ,  az adiabatikus kitevő , p  a nyomás és  a plazmasűrűség .

A hőmérséklet és a sűrűség növekedése az orrlökésben növeli a gáz emissziós képességét. Ebben az esetben a sugárzási energia szabadon elvihető az elülső tartományból. A lumineszcenciával járó íj lökéshullámok gyakran találkoznak a csillagközi térben ( csillagközi gázfelhők ütközése, új vagy szupernóva által kidobott kagylók [7] mozgása stb.), és gyakran megfigyelhetők, ha elég intenzívek, a csillagközi térben. fonalas ködök.

Íjsokk a Föld körül

A napszelet alkotó részecskék körülbelül 500  km/s (több, mint a benne lévő hangsebesség ) sebességgel érik a Föld magnetoszféráját , majd a Föld mágneses mezőjének nyomása miatt hirtelen le kell állniuk . A magnetoszféra határán sűrű, magas hőmérsékletű és intenzív plazmaturbulenciájú plazmarégió képződik , amely átviteli kapcsolatként szolgál a napszél mozgási energiájának hővé való rendellenesen gyors disszipációjában [6] .

Íjütés a Naprendszer körül

Még 1961 -ben Eugene Parker amerikai asztrofizikus azt javasolta, hogy a csillagközi közeg szubszonikus gázárama fut be a Naprendszerbe , amely gázdinamikus kölcsönhatásba lép a napszélplazmával . Azt is javasolta, hogy az Euler-féle hidrodinamikai egyenletek érvényesek az ebben az esetben előforduló áramlás képének leírására . A Parker által épített modell a teljes áramlási régiót három alrégióra osztja: szuperszonikus napszélre , szubszonikus napszélre , amely áthaladt a helioszférikus lökéshullámon, és összenyomhatatlan (a hangsebességnél jóval kisebb sebességű ) csillagközi gáz áramlására , amely érintkezési felület választja el a napszéltől , amelyet később heliopauzának neveztek [8] .

V. B. Baranov, K. V. Krasznobajev és A. G. Kulikovszkij szovjet fizikusok által 1970 -ben javasolt alternatív modell a Naprendszer körüli szuperszonikus csillagközi gázáramláson alapul . Azt a feltevést alkalmazták, hogy a csillagközi gáznak a Naprendszerhez viszonyított mozgási iránya és sebessége megegyezik a csúcs irányával és a Napéval ( a legközelebbi csillagokhoz viszonyítva). Ez a sebesség 20  km/s , a csúcs iránya  pedig 53°-os szöget zár be az ekliptika síkjával . Körülbelül 10 000 K csillagközi gázhőmérsékletnél a 20  km/s sebesség szuperszonikus, a Mach-számmal (a sebesség és a hangsebesség aránya ) M=2. Ebben a modellben a Parker-modellhez képest van még egy fizikai elem, mégpedig az orr lökéshullám, amely ebben a lökéshullámban összenyomott csillagközi gáz további régióját hoz létre [8] .

A NASA képviselői, Robert Nemirov (Robert Nemiroff) és Jerry Bonelli (Jerry Bonnell) szerint a Naprendszer körüli orrlökés körülbelül 230 AU távolságra lehet. [9] a Napból . Az IBEX műholdról 2012 -ben nyert és a Voyagers eredményeivel megerősített adatok azonban azt mutatják, hogy a helioszféra relatív sebessége és a lokális csillagközi mágneses tér nem teszi lehetővé az orr lökés kialakulását a galaxis azon tartományában, ahol a Nap található. jelenleg áthalad [5] .

Hajlítsa meg a lökéshullámokat a csillagobjektumok körül

Az orrlökés az erős csillagszelet kibocsátó vagy szuperszonikus sebességgel mozgó objektumok gyakori jellemzője a sűrű csillagközi közegben [10] .

Minden Herbig-Haro objektum fényes lökéshullámokat hoz létre, amelyek az optikai tartományban láthatók. Akkor keletkeznek, amikor a kialakuló csillagokból kilökődő gáz másodpercenként több száz kilométeres sebességgel kölcsönhatásba lép a közeli gáz- és porfelhőkkel.

Az íj lökéshullámai a legfényesebb és legerősebb csillagokat is létrehozzák: hiperóriásokat (például Eta Carinae [12] ), élénkkék változókat , Wolf-Rayet csillagokat stb.

Az orrlökés nagyon gyakran kíséri az elszabadult csillagokat , amelyek másodpercenként tíz és száz kilométeres sebességgel mozognak a csillagközi közegben , és a szupergyors csillagokat , amelyek másodpercenként száz és több ezer kilométeres sebességgel haladnak át a csillagközi közegben . Az íj-sokk is egy bináris rendszer kölcsönhatásainak eredménye . Ilyen rendszer például a BZ Zsiráf (BZ Cam). Fényereje megjósolhatatlan módon változik, és ezt a folyamatot szokatlanul erős csillagszél kíséri , amely a csillag által kidobott részecskékből áll. Egy kettős rendszernek az őt körülvevő csillagközi gázon keresztül történő mozgása következtében [13] a csillagszél óriási orrlökéshullámot generál.

Fej lökéshullám infravörös tartományban

Az íj lökéshulláma nemcsak látható , hanem infravörös tartományban is megfigyelhető .

2006 -ban íjsokkot észleltek az infravörösben az R Hydra csillag körül [15]

A ζ Ophiuchi csillag mozgása során csillagközi anyagból ív alakú hullámot képez maga előtt, ami jól látható a WISE űrszonda által készített infravörös képen . Egy hamis színes fényképen ζ Ophiuchi kékesnek tűnik. A kép közepe közelében található, és 24 km/s sebességgel halad felfelé [16] . Erős csillagszél repül a csillag előtt, összenyomja és felmelegíti a csillagközi anyagot, és íj lökéshullámot képez. Körülötte viszonylag zavartalan anyagból álló felhők. A WISE fényképe 1,5 fokot ölel fel, ami körülbelül 12 fényévet fed le [ 17] .

Íj lökéshullámok az Orion-ködben

Az alábbiakban olyan képek láthatók, amelyek az Orion-köd sűrű gáz- és porterületein mutatják be az orr lökéseit . Ezen a vidéken sok nagy fényerejű fiatal csillag található, a belőlük kiáramló szelek és patakok világító lökéshullámokat alkotnak. A csillagok által generált emissziók és áramlások másodpercenként több száz kilométeres sebességgel nyomják ki a környező anyagot [18] .

Jegyzetek

1. ↑ A Chandra és Hubble obszervatóriumok lökéshullámokat figyelnek meg intergalaktikus és csillagközi gázban. . AKD . Astronet (2002. március 18.). Archiválva az eredetiből 2013. január 28-án. (Orosz)
2. ↑ Sparavigna AC, Marazzato R. Csillagíj lökéseinek megfigyelése . - 2010. - május 10. - . - arXiv : 1005.1527 .  (Angol)
3. ↑ A halmaz azt mutatja, hogy a Föld orrlökése rendkívül  vékony . Európai Űrügynökség (2011. november 16.). Archiválva az eredetiből 2013. január 28-án.
4. ↑ A halmaz a Föld íjsokkjának  újjáalakulását mutatja be . Európai Űrügynökség (2011. május 11.). Archiválva az eredetiből 2013. január 28-án.
5. ↑ 1 2 3 Karen C. Fox. Az IBEX feltár egy hiányzó határt a Naprendszer peremén  . NASA (2011. május 11.). Archiválva az eredetiből 2013. január 28-án.
6. ↑ 1 2 M. E. Prohorov. Lökéshullámok az űrben . Asztronet . Az eredetiből archiválva : 2012. március 14. (Orosz)
7. ↑ M. van Kerkwijk, S. Kulkarni, VLT Kueyen,. Köd és neutroncsillag . AKD . Astronet (2003. február 1.). Az eredetiből archiválva : 2012. október 31. (Orosz)
8. ↑ 1 2 A csillagközi közeg hatása a helioszféra szerkezetére . Soros Enciklopédia . Astronet (2005. december 12.). Az eredetiből archiválva: 2012. március 12. (Orosz)
9. ↑ PC Frisch, R. Nemiroff, J. Bonnell. Heliosféra és heliopauza . AKD . Astronet (2002. június 24.). Az eredetiből archiválva: 2012. március 7. (Orosz)
10. ↑ PC Frisch, R. Nemiroff, J. Bonnell. Gemini North Telescope: íjütés a Galaktikus Központ közelében . AKD . Astronet (2000. október 17.). Az eredetiből archiválva : 2013. december 9. (Orosz)
11. ↑ P. Hartigan. HH 47: kilökődési mozgás egy fiatal csillagból . AKD . Astronet (2011. szeptember 5.). Archiválva az eredetiből 2012. február 8-án. (Orosz)
12. ↑ N. Smith, J.A. Morse. Ez a Carina és a Homunculus-köd . AKD . Astronet (2008. június 17.). Az eredetiből archiválva: 2012. március 7. (Orosz)
13. ↑ R. Casalegno, C. Conselis és munkatársai Íjütő a BZ Cam rendszerben . AKD . Astronet (2000. november 28.). Archiválva az eredetiből 2011. június 3-án. (Orosz)
14. ↑ Red Giant Plunging Through  Space . JPL (2006. december 8.). Archiválva az eredetiből 2013. január 28-án.
15. ↑ Ueta T. egyáltalán. Távoli infravörös íj lökésköd észlelése R Hya körül: Az első MIRIAD-eredmények  //  The Astrophysical Journal  : Journal. - IOP Publishing , 2006. - szeptember ( 648. kötet , 1. szám ). -P.L39- L42 . - doi : 10.1086/507627 . - Iránykód . - arXiv : 0607303 .  (Angol)
16. ↑ NASA . BÖLCS . ζ Ophiuchi: szökött csillag . AKD . Astronet (2012. december 29.). Archiválva az eredetiből 2016. április 9-én. (Orosz)
17. ↑ NASA . BÖLCS . ζ Oph: szökött csillag . AKD . Astronet (2011. február 3.). Az eredetiből archiválva : 2013. május 16. (Orosz)
18. ↑ Robert Gendler. NGC 1999: Oriontól délre . AKD . Astronet (2006. január 30.). Az eredetiből archiválva: 2012. szeptember 10. (Orosz)

Irodalom

• Kivelson, M. G.; Russell, C. T. Bevezetés az űrfizikába . - New York: Cambridge University Press , 1995. -  129. o . — ISBN 978-0-521-45104-8 .
• Cravens, T.E.: Naprendszeri plazmák fizikája . - New York: Cambridge University Press , 1997. -  142. o . — ISBN 978-0-521-35280-2 .

Linkek

• NASA Astronomy A nap képe: Zeta Oph: Runaway Star (2017. április 8.) Archiválva : 2020. május 7. a Wayback Machine -nél 
• Hallgassa meg a Jovian íjsokkot (az Iowai Egyetemről) Archiválva : 2020. február 3. a Wayback Machine -nél 
• Cluster űrhajó sokkoló felfedezést tett (Planetary Bow Shock) Archiválva : 2008. január 12. a Wayback Machine -nél 

Nap
Szerkezet	Sejtmag Sugárzó transzfer zóna tachocline konvektív zóna
Légkör	Fotoszféra Kromoszféra napkorona
Kiterjesztett szerkezet	helioszféra Helioszférikus áramlap lökéshullám határ helioszférikus köpeny heliopauza íj lökéshullám
A Naphoz kapcsolódó jelenségek	Napfogyatkozás Naptevékenység napfoltok napkitörések Miyake események koronális tömeges kilökődés napciklus A napsugárzás változásai Farkas szám A naptevékenységi ciklusok listája Maunder Minimum Napsugárzás koronális lyukak Koronális hurkok fáklyák Granulátum pelyhek Kiemelkedések és rostok Spicules Szupergranuláció napos szél Morton hullám Evershed hatás
Kapcsolódó témák	Naprendszer Csillagfejlődés Nap forgása napelemes dinamó geomágneses vihar Sötétedés a széle felé
Spektrális osztály : G2