超新星在宇宙射線幫助下 能對周圍的星際氣體產生高達 6 倍的沖擊

牛津大學一支科學團隊近日公布了新的研究成果:超新星(Supernova)在宇宙射線的幫助下,可能會對周圍的星際氣體產生高達 6 倍的沖擊。這項工作由博士生 Francisco Rodr í guez Montero 於 2021 年 7 月 19 日在虛擬國家天文學會議(NAM 2021)上提出。

超新星在宇宙射線幫助下 能對周圍的星際氣體產生高達 6 倍的沖擊

超新星是某些恆星在演化接近末期時經歷的一種劇烈爆炸,在爆炸的時候會向太空發射光和數十億粒子。雖然光可以自由地到達我們身邊,但粒子卻被爆炸時產生的磁力沖擊波困在螺旋環中。在沖擊波中來回穿越,這些粒子幾乎被加速到光速,在逃離超新星時,被認為是被稱為宇宙射線的神秘輻射形式的來源。

由於其巨大的速度,宇宙射線經歷了強烈的相對論效應,有效地失去了比普通物質更少的能量,並允許它們在星系中進行長距離的旅行。一路上,它們會影響其路徑上的星際氣體的能量和結構,並可能在關閉密集氣體袋中的新星形成方面發揮關鍵作用。然而,到目前為止,宇宙射線在星系演化中的影響還沒有得到很好的理解。

超新星在宇宙射線幫助下 能對周圍的星際氣體產生高達 6 倍的沖擊

在同類的第一個高解析度數值研究中,該團隊對超新星爆炸產生的沖擊波在幾百萬年內的演變進行了模擬。他們發現,宇宙射線在超新星演化的最後階段及其向其周圍的銀河系氣體注入能量的能力中可以發揮關鍵作用。

Rodr í guez Montero 解釋說:「最初,宇宙射線的加入似乎並沒有改變爆炸的演變過程。然而,當超新星達到無法從超新星的熱能轉換為動能的階段時,我們發現宇宙射線可以給氣體帶來額外的推動力,使得最終傳授的動量比之前預測的高 4-6 倍」。

超新星在宇宙射線幫助下 能對周圍的星際氣體產生高達 6 倍的沖擊

這些結果表明,從星際介質驅動的氣體外流進入周圍的惰性氣體,或者說銀河系周圍的介質,其質量將大大超過以前的估計。與最先進的理論論點相反,模擬結果還表明,當大質量恆星在低密度環境中爆炸時,宇宙射線提供的額外推動力更為顯著。這可能會促進由連續幾代超新星驅動的超級氣泡的產生,將氣體從星際介質中掃出,並將其排出銀河系盤。

來源:cnBeta