Исследование взаимодействия ударной волны остатка сверхновой звезды с газовым облаком в межзвездной среде


Просмотр статьи
PDF, 3,4 МБ

A study of interaction between supernova remnant shock wave and gas cloud in the interstellar medium

A magnetohydrodynamic (MHD) interaction between supernova remnant and interstellar medium is investigated in this work using three-dimensional MHD model. The inhomogeneous interstellar medium is presented by a gas cloud, located near supernova remnant. The dependence of evolution of supernova remnant’s shock wave propagating into the gas cloud on the state of the interstellar medium is studied. Results of the investigation suggest that inhomogeneities of the interstellar medium are an important factor responsible for the asymmetry of radiation intensity images of several observed supernova remnants.

magnetohydrodynamics, shock waves, supernova remnants, interstellar medium


Том 15, выпуск 1, 2014 год



В работе исследуется МГД взаимодействие остатка сверхновой звезды (ОСН) с межзвёздной средой (МЗС) с использованием трёхмерной МГД модели. Рассматривается неоднородность МЗС в виде газового облака, расположенного около ОСН. Исследуется влияние выбора параметров газового облака и окружающей МЗС на процессы взаимодействия ударной волны ОСН с газовым облаком. Показано, что неоднородная структура МЗС может быть причиной несимметричности картин интенсивности излучения ряда известных ОСН.

магнитная гидродинамика, ударные волны, остатки сверхновых звёзд, межзвёздная среда


Том 15, выпуск 1, 2014 год



1. Лозинская Т.А. Взрывы звезд и звездный ветер в галактиках. Изд.2, стереотип. – М.: "Либроком", 2013, 216 с.
2. Turatto, M., Classification of supernovae, In Supernovae and Gamma-Ray Bursters, Springer Berlin Heidelberg, 2003.
3. Sakhibov, F. Kh, Smirnov, M. A., “Two types of supernova remnants,” Soviet Astronomy Letters, Vol. 8, pp. 150-153, 1982.
4. Woosley, S. E., Heger, A., Weaver, T. A., “The evolution and explosion of massive stars,” Reviews of Modern Physics, Vol. 74, No. 4, pp. 1015-1071, 2002.
5. Schaefer, B. E., Pagnotta, A., “An absence of ex-companion stars in the type Ia supernova remnant SNR 0509-67.5,” Nature, Vol. 481, No. 7380, 2012, pp. 164166.
6. Di Stefano, R., Kilic, M., “The Absence of Ex-companions in Type Ia Supernova Remnants,” The Astrophysical Journal, Vol. 759, No. 1, 2012, p. 56.
7. Л. Спитцер (мл.) Физические процессы в межзвездной среде. – М.: "Мир", 1981, 351 с.
8. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. Изд.2. – М.: "Наука", 1966, 687 с.
9. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. Изд.8. – М.: "Наука", 1977, 440 с.
10. Falle, S. A. E. G., “A numerical calculation of the effect of stellar winds on the interstellar medium,” Astronomy and Astrophysics, Vol. 43, 1975, pp. 323326.
11. Bandiera, R., “The origin of Kepler's supernova remnant,” The Astrophysical Journal, Vol. 319, pp. 885-892, 1987.
12. Badenes, C., Hughes, J. P., Cassam-Chenaï, G., Bravo, E., “The Persistence of Memory, or How the X-Ray Spectrum of SNR 0509–67.5 Reveals the Brightness of Its Parent Type Ia Supernova,” The Astrophysical Journal, Vol. 680, No.2, 2008, pp. 11491157
13. Park, S., Slane, P. O., Hughes, J. P., Mori, K., Burrows, D. N., Garmire, G. P., “Chandra X-Ray Study of Galactic Supernova Remnant G299. 2–2.9,” The Astrophysical Journal, Vol. 665, No. 2, 2007, pp. 11731181.
14. Park, S., Hughes, J. P., Burrows, D. N., Slane, P. O., Nousek, J. A., Garmire, G. P., “0103–72.6: A New Oxygen-rich Supernova Remnant in the Small Magellanic Cloud,” The Astrophysical Journal Letters, Vol. 598, No. 2, 2003, L95L98.
15. Л. Спитцер (мл.) Пространство между звездами. – М.: "Мир", 1986, 182 с.
16. McKee, C. F., Ostriker, J. P., “A theory of the interstellar medium-Three components regulated by supernova explosions in an inhomogeneous substrate,” The Astrophysical Journal, Vol. 218, 1977, pp. 148169.
17. Cowie, L. L., McKee, C. F., Ostriker, J. P., “Supernova remnant revolution in an inhomogeneous medium. I-Numerical models,” The Astrophysical Journal, Vol. 247, 1981, pp. 908924.
18. Ikeuchi, S., Habe, A., Tanaka, Y. D., “The interstellar medium regulated by supernova remnants and bursts of star formation,” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Vol. 207, 1984, pp. 909927.
19. Chevalier, R. A., Gardner, J., “The Evolution of Supernova Remnants. II. Models of an Explosion in a Plane-Stratified Medium,” The Astrophysical Journal, Vol. 192, 1974, pp. 457464.
20. Draine, B. T., Woods, D. T., “Supernova remnants in dense clouds. I-Blast-wave dynamics and X-ray irradiation,” The Astrophysical Journal, Vol. 383, 1991, pp. 621638.
21. Stone, J. M., Norman, M. L., “The three-dimensional interaction of a supernova remnant with an interstellar cloud,” The Astrophysical Journal, Vol. 390, 1992, L1719.
22. Balsara, D., Benjamin, R. A., Cox, D. P., “The evolution of adiabatic supernova remnants in a turbulent, magnetized medium,” The Astrophysical Journal, Vol. 563, No. 2, 2001, p. 800.
23. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. - М.: Наука, 2001, 607с.
24. Суржиков С.Т. Физическая механика газовых разрядов. М.: Изд. МГТУ, 2006, 640с.
25. Raizer, Yu. P., Surzhikov, S. T., “High altitude explosions and their magnetohydrodynamic description,” AIAA Journal, Vol. 33, No. 3, 1995, pp. 479485.
26. Raizer, Yu. P., Surzhikov, S. T., “Magnetohydrodynamic Description of Collisionless Plasma Expansion in Upper Atmosphere,” AIAA Journal, Vol. 33, No. 3, 1995, pp. 486490.
27. Куликовский А. Г., Погорелов Н. В., Семенов А. Ю. Математические вопросы численного решения гиперболических систем уравнений. - М.: Физматлит, 2001, 608с.
28. Роуч П. Вычислительная гидродинамика. - М.: Мир, 1980, 660с.
Ермишкин М.В., Суржиков С.Т. Трехмерное численное моделирование МГД взаимодействия остатка сверхновой с подвижной межзвездной средой в магнитном поле.//Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2014. Том 15. Вып.2. http://www.chemphys.edu.ru/pdf/2014-09-10-005.pdf
29. Pogorelov, N. V., Semenov, A. Y., “Solar wind interaction with the magnetized interstellar medium. Shock-capturing modeling,” Astron. Astrophys, Vol. 321, 1997, pp. 330337.
30. Nakawada, Y., Wu, S.T., Han, S.M., “Magnetohydrodynamics of atmospheric transients. I. Basic results of two-dimensional plane analyses,” The Astrophysical Journal, Vol.219, No.1, 1978, pp. 314323.
31. Wu, S.T., Dryer, M., Nakawada, Y., Han, S.M. “Magnetohydrodynamics of atmospheric transients. II. Two-dimensional numerical results for a model solar corona,” The Astrophysical Journal, Vol.219, No.1, pp. 324335.
32. Wu, S. T., Wang, A. H., “Numerical simulation of extended corona,” Advances in Space Research, Vol. 11, No. 1, 1991, pp. 187195.
33. Wu, S.T., Han, S.M., Dryer, M., “Two-dimensional, time-dependent MHD description of inter-planetary disturbances: Simulation of high speed solar wind interactions,” Planetary and Space Science, Vol. 27, No. 3, 1979, pp. 255264.
34. Gatsonis, N.A., Hastings, D.E., “Evolution of the plasma environment induced around spacecraft by gas releases: Three-dimensional modeling,” Journal of Geophysical Research: Space Physics, Vol. 97, No. A10, 1992, pp. 1498915005.
35. Gastonis, N.A., Tsuda, K., Erlandson, R.E., “3D Multi-Fluid Modeling of Aluminum Plasma Jets in the Ionosphere,” AIAA Journal, Vol. 91, 1997, p. 2428.
36. Surzhikov, S. T., “Interaction of Plasma Plume Induced by a Pulsed Plasma Thruster with an Incident Flow of Rarefied Magnetized Plasma,” Mathematical Models and Computer Simulations, Vol. 1, No. 6, 2009, pp. 712723.
37. Erlandson, R.E., et al., “The APEX North Star experiment: observations of high-speed plasma jets injected perpendicular to the magnetic field,” Advances in Space Research, Vol. 29, No. 9, 2002, pp. 13171326.
38. Gatsonis, N.A., DeMagistris, M., Erlandson, R.E., “Three-Dimensional Magnetohydrodynamic Modeling of Plasma Jets in the North Star Space Experiment,” Journal of spacecraft and rockets, Vol. 41, No. 4, 2004, pp. 509520.
39. Surzhikov, S.T., “Three-Dimensional Numerical Simulation of MHD-Interaction between a Lazer Plasma and Moving Ionized Medium in Magnetic Field,” High Temperature, Vol. 33, No.4, 1995, pp. 514526.
40. Глушко Г.С., Крюков И.А. Распространение пламени в условиях орбитальной станции // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2011. Том 11.
http://www.chemphys.edu.ru/pdf/2011-02-01-007.pdf
41. Кузенов В.В. Использование регулярных адаптивных сеток для анализа импульсных сверх¬звуковых струй плазмы // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2008. Том 7. http://www.chemphys.edu.ru/pdf/2008-09-01-016.pdf
42. Суржиков С.Т. Перспективы многоуровневого подхода к задачам компьютерной аэрофизики // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2008. Том 7.
http://www.chemphys.edu.ru/pdf/2008-09-01-002.pdf
43. Dai, W., Woodward, P.R., “Extension of the piecewise parabolic method to multidimensional ideal magnetohydrodynamics,” Journal of Computational Physics. Vol. 115, No. 2, 1994, pp. 485514.
44. Dai, W., Woodward, P.R., “On the divergence-free condition and conservation laws in numerical simulations for supersonic magnetohydrodynamical flows,” The Astrophysical Journal, Vol. 494, No. 1, 1998, p. 317.
45. Dai, W., Woodward, P.R., “A simple finite difference scheme for multidimensional magneto-hydrodynamical equations,” Journal of Computational Physics, Vol. 142, No. 2, 1998, pp. 331369.
46. Balsara, D. S., “Divergence-free adaptive mesh refinement for magnetohydrodynamics Journal of Computational Physics,” Vol. 174, No. 2, 2001, pp. 614648.
47. Aslan, N., “A visual fluctuation splitting scheme for magnetohydrodynamics with a new sonic fix and Euler limit,” Journal of Computational Physics, Vol. 197, No. 1, 2004, pp. 127.