Как аэродинамические процессы объясняют призрачную структуру в космосе
После вспышки сверхновой 1987а, астрономы предсказывали, как она может выглядеть через несколько лет. Они предположили, что скоро появится новый пульсар, а многие говорили, что расширяющееся газовое облако встретит более ранний материал, сброшенный звездой. Столкновение должно было осветить местность вокруг события.
Свет от сверхновой 1987a достиг Земли 23 февраля 1987 года. Исходная звезда SN 1987A находилась на расстоянии около 168 000 световых лет от Земли в Большом Магеллановом Облаке. Её вспышка Типа II — первая в наше время, которая показала астрономам детали сверхновой с коллапсом ядра. С тех пор астрономы следили за распространением кольца распространяющегося материала от самой вспышки, которое столкнулось с ранее сброшенным материалом при расширении звезды. В результате после смерти звезды образовалась нейтронная звезда, которую астрономы обнаружили в 2019 году и наблюдали с использованием рентгеновских и гамма-обсерваторий.
Через несколько месяцев после вспышки астрономы использовали космический телескоп «Хаббл», чтобы сфотографировать яркие кольца, окружающие место взрыва. Эти кольца состоят из материала, распространённого звёздным ветром прародительницы. Ультрафиолетовое излучение ионизировало газ в облаке. Внутреннее кольцо находится примерно в 2/3 светового года от исходной звезды и расширяющийся выброс столкнулся с этим кольцом в 2001 году, что ещё больше его подогрело, а ударная волна вышла за пределы колец и оставила после себя очаги тёплой пыли и светящихся облаков газа. В результате турбулентности этой ударной волны и воздействия на области внутреннего кольца, возникли призрачные «жемчужины».
Астрономы предложили использовать неустойчивость Рэлея-Тейлора для объяснения наблюдений. Это явление происходит, когда две жидкости (или плазма) разной плотности взаимодействуют друг с другом. Для 1978a более плотная «жидкость» — это материал, выброшенный во время вспышки сверхновой. Он сталкивается с менее плотным облаком материала — сброшенной оболочкой расширявшейся звезды. Аспирант Мичиганского университета Майкл Вадас отмечает, что этот тип нестабильности может объяснить образование «нити жемчуга» Сверхновой 1987a.
«Неустойчивость Рэлея-Тейлора может указывать на возможное наличие сгустков, однако будет очень сложно определить их количество», — отмечает Вадас в своей недавно опубликованной статье в журнале Physical Review Letters. Аналогией для этой нестабильности служит вихревое взаимодействие крыла самолёта с инверсионным следом его двигателя. Вихри перетекают друг в друга, создавая формы, которые можно предсказать.
Чтобы углубиться в свой подход, Вадас и его коллеги смоделировали, как ветер толкает облако, одновременно волоча его по поверхности. В результате, верхняя и нижняя части облака выталкивались быстрее, чем середина. Это заставило облако свернуться, вызвав неустойчивость Рэлея-Тейлора, которая разбила облако на 32 ровных сгустка, аналогичных «жемчужной нити» SN 1987A, которая имеет 30-40 сгустков.
Это предсказуемое количество комков послужило причиной, по которой команда и предложила неустойчивость Рэлея-Тейлора как основу формирования «жемчужной нити». Они также считают, что это может помочь предсказать формирование большего количества колец вокруг места вспышки или при слипании протопланетной пыли вокруг звезды. Недавние инфракрасные изображения, полученные с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб», демонстрируют новые сгустки, появившиеся в кольце. Астрономы продолжат наблюдения, чтобы увидеть — появятся ли новые сгустки в будущем.
