Модели образования колец в планетарных туманностях

1. Модели образования колец в планетарных туманностях Карпова А.В.1, Варшалович Д. А.2 1СПбГПУ 2 ФТИ им. Иоффе РАН Санкт-Петербург 2010

2. Введение Наблюдения с помощью телескопа «Хаббл» выявили новые особенности структуры гало ПТ– концентрические кольца, вложенные друг в друга. Реально эти структуры представляют собой оболочки, которые в проекции на плоскость неба воспринимаются как кольца. Планетарная туманность (ПТ) – это очень разреженная и протяженная светящаяся газовая оболочка, окружающая горячую звезду и сформировавшаяся на поздней стадии эволюции этой звезды из ее вещества.

3. Эволюционные треки звезд

4. NGC 6543 («Кошачий Глаз»)

5. Кольца NGC 6543 У туманности «Кошачий Глаз» выявлено более 10 колец. Расстояние до туманности составляет 1 кпк, а скорость расширения колец 10 км/с. Поверхностная яркость в линии Нα наводит на мысль, что кольца имеют постоянную массу ( ) и толщину (~1000 а. е.). Общая масса видимых оболочек . Интервалы между кольцами, если считать скорость расширения постоянной, составляют 1170, 1350, 1040, 1350, 1030, 1580, 1620 и 1890 ± 100 лет, начиная от внутреннего кольца. Средний интервал равен 1400 лет.

6. Теории образования колец 1. Бинарная модель Авторы: Amos Harpaz, Saul Rappaport, and Naom Soker (The rings around the Egg Nebula // ApJ. – 1997. – V. 487). Расчет сделан для туманности «Яйцо» Кольца сформировались вокруг звезды благодаря действию компаньона.

7. Теории образования колец 2. Гидродинамическая модель Авторы: Y.J.W. Simis, V.Icke, and C. Dominik (Origin of quasi-periodic shells in dust forming AGB Winds // A&A. – 2001. – V. 371 ) Расчет сделан для туманности «Арахис». Кольца возникли благодаря ударным волнам в звездном газо-пылевом ветре .

8. Теории образования колец 3. Магнитогидродинамическая модель Авторы: G. Garcia-Segura, J. A. Lopez, and J. Franco (Late AGB magnetic cycles: magnetohydrodynamic solutions for the Hubble Space Telescope planetary nebulae rings // ApJ. - 2001. – V. 560 ) Расчет сделан для туманности «Кошачий Глаз». Кольца обусловлены магнитной активностью звезды.

9. Теории образования колец 4. Модель звездных осцилляций Авторы: H. M. Van Horn, J. H. Thomas, A. Franck, E. G. Blackman (Fuel-supply-limited stellar relaxation oscillations: application to multiple rings around asymptotic giant branch stars and planetary nebulae // ApJ. – 2003. – V. 585 ) Расчет сделан для туманности «Кошачий Глаз». Кольца возникли благодаря нестабильностям, обусловленным горением водорода в слоевом источнике

10. Модель тепловых вспышек в гелиевом слоевом источнике

11. Модель тепловых вспышек в гелиевом слоевом источнике Зависимость между (массой ядра, измеренной в Солнечных массах), и (временем между вспышками). Незакрашенные кружки соответствуют массе звезды , рассмотренной в работе Пачинского (при этом X=0.7, Z=0.03).

12. Модель тепловых вспышек в гелиевом слоевом источнике Типичные времена между гелиевыми вспышками составляют лет, но вполне возможны и гораздо меньшие периоды. Все зависит от массы ядра звезды. Для время между вспышками составляет лет и увеличивается до лет при . Для больших масс ядра время между вспышками уменьшается с ростом массы ядра по закону (Бисноватый-Коган «Физические вопросы теории звездной эволюции») где измеряется в годах, а - масса углеродно-кислородного ядра звезды . Для получения периода порядка 1400 лет, как наблюдается в туманности «Кошачий Глаз», необходима такая масса ядра:

13. Новые наблюдения,необходимые для подтверждения гипотез • измерить поляризацию излучения, определить магнитное поле NGC 6543. • определить точную скорость расширения отдельных колец, т. к. предположение о том, что скорость расширения колец всегда была одной и той же, причем одинаковой для всех колец, не совсем оправдано. • определение точного количества колец вокруг туманности; с улучшением технических характеристик телескопов определяют все более и более слабые кольца вокруг туманности, но пока их описание отсутствует.

14. Заключение В настоящее время существует несколько моделей, объясняющих образование колец, но ни одна из них не является общепризнанной. Каждая модель хорошо описывает только часть характеристик колец, имеет свои преимущества и недостатки. Предложенную в работе модель образования колец в результате вспышек в гелиевом слоевом источнике вполне возможно использовать наравне с остальными моделями. Был проведен независимый анализ расчетов, сделанных в работе Ван Хорна и др. Полученный результат отличается от результатов данной статьи. Необходимы дальнейшие теоретические расчеты, доработки моделей и астрофизические наблюдения, чтобы определить достоверность той или иной гипотезы.

15. Спасибо за внимание!