¿Las supernovas empujan a las estrellas vecinas hacia afuera?

Question

Sé que una supernova puede estropear la heliosfera de estrellas cercanas, pero me pregunto si podría empujar físicamente estrellas vecinas fuera de sus trayectorias.

Es divertido imaginar todas las estrellas que rodean a una supernova de ser impulsados hacia el exterior y cayendo fuera de la galáctica brazo!

Yo esperaría que una muy cerca de la estrella, como un socio en un par binario, se haría realmente en mal estado. Estoy pensando más en la de los vecinos de un par de años-luz de distancia.

Me doy cuenta de que una supernova implica tanto la inicial de la EM ráfaga y la eyección de masa que llega más tarde. Estoy abierto a que los efectos de alguna de estas cosas.

Answer 1

Considere la posibilidad de una estrella de masa $M$ y radio de $R$ a una distancia $r$ de la supernova. Para un regreso-de-la-envoltura estimar, considerar cuánto impulso sería transferido a la estrella por la supernova. A partir de eso, podemos estimar que la estrella del cambio en la velocidad y decidir si es o no significativa.

En primer lugar, para la diversión adicional, he aquí un resumen de cómo una típica colapso del núcleo de una supernova obras [1]:

La materia Nuclear es altamente incompresible. Por lo tanto una vez que la parte central del núcleo alcanza la densidad nuclear hay una fuerte resistencia a la compresión. Que la resistencia es la principal fuente de las ondas de choque que a su vez de un colapso estelar en una espectacular explosión. ... Cuando el centro del núcleo alcanza la densidad nuclear, se puso a descansar con una sacudida. Esto da lugar a las ondas sonoras que se propagan hacia atrás a través del medio de la base, parece bastante a la de las vibraciones en el mango de un martillo cuando se golpea un yunque. .. La compresibilidad de la materia nuclear es baja, pero no nula, y así el impulso lleva el colapso más allá del punto de equilibrio, la compresión del núcleo central para una densidad aún mayor que la de un núcleo atómico. ... La mayoría de las simulaciones por ordenador sugieren que la densidad más alta alcanzada es de un 50 por ciento mayor que el de equilibrio de la densidad de un núcleo. ...la esfera de la materia nuclear rebota como una pelota de goma que ha sido comprimido.

Que el "rebote" es supuestamente lo que crea la explosión. De acuerdo a [2],

Núcleo colapse libera a $\sim 3\times 10^{53}$ erg ... de la energía de enlace gravitacional de la estrella de neutrones, el 99% de los que se respira en los neutrinos a lo largo de decenas de segundos. La supernova mecanismo debe reactivar el estancado choque y convertir $\sim 1$% de la energía disponible en la energía de la explosión, la cual debe realizarse en un plazo de menos de $\sim 0.5$-$1$ s de núcleo de rebote con el fin de producir un típico colapso del núcleo de la explosión supernova...

De acuerdo a [3], uno de los "erg" es $10^{-7}$ Julios. Para dar la idea de que la mejor oportunidad posible de trabajo, suponga que todos los de la $E=10^{53}\text{ ergs }= 10^{46}\text{ Joules}$ de la energía va a la energía cinética de la expansión de la shell. El impulso $p$ es maximizada por el supuesto de que la expansión de la concha es sin masa (porque $p=\sqrt{(E/c)^2-(mc)^2}$), y mientras estamos en ello vamos a suponer que la colisión de la concha con la estrella es perfectamente elástica con el fin de maximizar el efecto sobre el movimiento de la estrella. Ahora suponga que el radio de la estrella es $R=7\times 10^8$ metros (como el sol) y tiene una masa de $M=2\times 10^{30}$ kg (como el sol), y supongamos que su distancia de la supernova es $r=3\times 10^{16}$ metros (alrededor de 3 años-luz). Si la energía total en el saliente de supernova shell es $E$, entonces la fracción interceptado por la estrella es el área de la estrella del disco ($\pi R^2$) dividida por el área de la saliente de cáscara esférica ($4\pi r^2$). De modo que la energía interceptada $E'$ es $$ E'=\frac{\pi R^2}{4\pi r^2}E\aprox 10^{-16}E. $$ El uso de $E=10^{46}$ Julios da $$ E'\aprox 10^{30}\text{ J}. $$ Eso es un montón de energía, pero, ¿es suficiente? El uso de $c\approx 3\times 10^8$ m/s para la velocidad de la luz, el correspondiente impulso es $p=E'/c\approx 3\times 10^{21}$ kg$\cdot$m/seg. Optimista, suponiendo una colisión elástica que invierte completamente el sentido de que parte de la cáscara del impulso (optimista, ignorando la conservación de la energía), el cambio en la estrella del impulso será el doble. Desde que la estrella tiene una masa de $M=2\times 10^{30}$ kg, su cambio en la velocidad (con un no-relativista aproximación, que es un montón lo suficientemente bueno en este caso) es $2p/M\approx 3\times 10^{-9}$ metros por segundo, que es de alrededor de $10$ centímetros por año. Que probablemente no es suficiente para expulsar la estrella de la galaxia. Lo siento.

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Referencias:

[1] Página 43 de Bethe y Brown (1985), "¿Cómo una Supernova Explota," Scientific American 252: 40-48, http://www.cenbg.in2p3.fr/heberge/EcoleJoliotCurie/coursannee/transparents/SN%20-%20Bethe%20e%20Brown.pdf

[2] Ott $et al$ (2011), "Nuevos Aspectos y Condiciones de Contorno del Colapso del Núcleo de una Supernova Teoría," http://arxiv.org/abs/1111.6282

[3] Tabla 9 en la página 128 en El Sistema Internacional de Unidades (SI), 8ª edición, la Oficina Internacional de Pesos y Medidas (BIPM), http://www.bipm.org/utils/common/pdf/si_brochure_8_en.pdf

Answer 2

Probablemente no. Las supernovas son poderosos, pero el espacio es muy grande. ;)

Supernova energías a menudo se miden en el enemigo; un enemigo es $10^{44}$ julios. De acuerdo a Wikipedia, una gran supernova puede liberar alrededor de 100 enemigo como energía cinética de eyecta, además del 1 al 5 el enemigo de la luz y otros EM la energía liberada. (La energía de los neutrinos es mayor que la energía EM, pero eso es sólo un problema si usted está realmente cerca de la supernova).

A modo de comparación, el Sol, la energía de enlace gravitacional (GBE) es de alrededor de $3.8 \times 10^{41}$ julios. Así que si una estrella como el sol fue golpeado por una milésima de la luz la energía liberada por una supernova que sería gravemente desordenado.

Pero como dije al inicio, el espacio es muy grande. Si usted propagación 1 enemigo de energía sobre la superficie de una esfera de 1 año luz de radio, un área en la que la esfera igual a la del Sol de la sección transversal obtendría alrededor de $1.35 \times 10^{29}$ julios, que es una cantidad importante de energía, pero es alrededor de una billonésima parte de la del Sol GBE. Así que una supernova puede hacer cosas muy interesantes a la atmósfera de una estrella de 1 año luz de distancia, y las atmósferas de cualquiera de los planetas en el sistema, pero no interrumpe la estrella, o causar un notable perturbación de su órbita galáctica.

Sin embargo, las explosiones de supernovas son notoriamente asimétrica. La materia y la energía que liberan no se transmite uniformemente a lo largo de una agradable superficie esférica. Así que hay una posibilidad de que el daño en 1 año luz es mucho peor que lo que he dicho en el párrafo anterior. En particular, el remanente de supernova (la estrella de neutrones o un agujero negro producido por el colapso) puede ser expulsado a 500 km/s o más rápida. Si usted sucede estar en el camino de una de esas, Cosas Malas son probables de ocurrir. Un ejemplo extremo es Pulsar B1508+55, una estrella de neutrones de salir de la galaxia, a unos 1100 km/s.

Answer 3

En realidad puede, a través de la gravedad. Este es un mecanismo que algunas personas usan para explicar por qué la densidad de la materia oscura perfil no es "cuspy" en las galaxias enanas. La idea es bastante simple: una supernova explota, empuja hacia afuera de gas. El gas se acopla a través de la gravedad, la materia oscura, por lo que es la materia oscura también se mueve alrededor. Esto cambia el potencial de la galaxia, que a su vez hace que las órbitas de las estrellas de cambio cerca del centro.

Más formalmente, el potencial de energía que se requiere para ensamblar el halo de oscuridad es

$$ W_{\rm DM} = -4\pi G \int_0^{R_{\rm vir}}{\rm d}r ~ \rho(r)M(r) r \etiqueta{1} $$

con $\rho$ de su densidad, y $M$ de su masa acumulada de perfil. $R_{\rm vir}$ es el virtual radio de la galaxia, que para un enano esferoide es un par de kpc. La energía liberada por el SNe es

$$ E_{\rm SN} = \frac{M_\estrella}{\langle m_\estrellas\rangle}\xi(m_\estrella > 8 M_{\odot}) E_{\rm SN} \etiqueta{2} $$

donde $M_{\rm star}$ es el total de la masa estelar de la galaxia, $\langle m_\star\rangle$ es el promedio de la masa estelar, $\xi$ es la masa inicial de la función de la que sólo la parte superior de la cola es considerado como la fracción de la producción de estrellas con $m_{\star} < 8 M_{\odot}$ no resultará en Encs, $E_{\rm SN}$ es la energía liberada en un SNII explosión.

Ahora, parte de esta energía que se libera pasa a través de la transformación de las órbitas de la DM partículas, digamos que una pequeña fracción de $\eta$. La pregunta importante es, entonces: imagínese que usted inicie con una galaxia con energía gravitacional $W_{\rm DM}^{(1)}$, y quiere transformar a una galaxia con energía gravitacional $W_{\rm DM}^{(2)}$, podemos hacerlo con la cantidad de energía $\eta E_{\rm SN}$?

$$ 2\eta E_{\rm SN} > W_{\rm DM}^{(2)} - W_{\rm DM}^{(1)} \etiqueta{3} $$

Y la respuesta es un gran sí. Puedes ver un par de referencias aquí para más detalles.

1. Cuspy No Más: ¿Cómo Afectan a las Salidas de la Central de la Materia Oscura y la Distribución de Bariones en Lambda CDM Galaxias
2. El acoplamiento entre el núcleo/cúspide y la falta de satélite problemas
3. Cusp-core transformaciones en las galaxias enanas: estudio observacional predicciones

Claramente depende de lo que el producto final $W_{\rm DM}^{(2)}$ parece, pero definitivamente es capaz de transformar una galaxia con un perfil de densidad de la forma $\rho \sim r^{-1}$ a la galaxia con un perfil de densidad $\rho \sim 1$ para las pequeñas $r$ en un periodo de tiempo razonable.