Сверхпузырь

Сверхпузырь N70 (также Henize 70 или DEM301) в галактике Большое Магелланово Облако.

Сверхпузырь — это область межзвёздного пространства, наполненная раскалённым газом, имеющая пониженную плотность по сравнению с окружающей средой и достигающая в поперечнике нескольких сотен световых лет. В отличие от пузырей звёздного ветра, создаваемых одиночными звёздами, сверхпузыри образуются вокруг OB-ассоциаций, располагающихся внутри молекулярных облаков. Звёздный ветер от OB-звёзд и энергия от взрывов сверхновых разогревают вещество сверхпузырей до температур порядка 10^6 K[1]. Старые сверхпузыри, имеющие более плотную пылевую внешнюю оболочку и более разреженное и холодное внутреннее пространство, называются также супероболочками. Солнечная система расположена рядом с центром старого сверхпузыря, известного как Местный пузырь, границы которого можно определить по внезапному повышению пылевой экстинкции на расстояниях больше нескольких сотен световых лет.

Образование

Наиболее массивные (от 8 до 100 солнечных масс) и горячие (спектрального класса O или B) звёзды, как правило, располагаются группами, называемыми OB-ассоциациями. Все эти звёзды излучают мощный звёздный ветер, общая энергия которого за время жизни звезды оценивается в 10^50 эрг (10^43 Дж) и сравнима с энергией, высвобождаемой при вспышке сверхновой[2].

Звёздный ветер может образовать пузырь вещества вокруг каждой звезды диаметром в несколько десятков световых лет. Внутри OB-ассоциации звёзды находятся достаточно близко друг к другу, чтобы эти пузыри объединились в один большой сверхпузырь. Более того, многие из OB-звёзд в конце своей жизни превращаются в сверхновые, взрывные волны которых ещё больше разгоняют газ, скорость расширения которого в итоге может достигать нескольких сотен км/с. Звёзды в OB-ассоциациях не связаны гравитационно, но их время жизни (порядка нескольких миллионов лет) и скорость движения относительно друг друга (около 20 км/с) невелики, поэтому большинство взрывов сверхновых происходят внутри образовавшегося пузыря[1][3]. Эти взрывы никогда не образуют видимых остатков сверхновых, вместо этого они рассеивают свою энергию в виде ударных волн. В итоге как звёздный ветер, так и вспышки звёзд приводят к расширению сверхпузыря в окружающее пространство.

С течением времени межзвёздный газ, развеянный звёздным ветром, остывает, образуя плотную оболочку вокруг менее плотной области. Такие оболочки были впервые зарегистрированы по излучению линии H I нейтрального водорода[4], что привело к формулировке теории образования сверхпузырей. В дальнейшем эти структуры наблюдались в рентгеновском диапазоне (излучаемым раскалённым веществом внутренней области), видимых лучах (от ионизированной оболочки) и инфракрасном диапазоне (от пылевой оболочки). Рентгеновское и видимое излучение, как правило, регистрируется для более молодых сверхпузырей, в то время как старые и обширные образования обнаруживаются по линии H I и могут даже являться результатом объединения нескольких сверхпузырей; такие объекты иногда называются супероболочками.

Достаточно большие сверхпузыри могут «вырваться» за пределы галактического диска, перенеся свою энергию в окружающее гало или даже в межгалактическое пространство[5][6].

Примеры сверхпузырей

Изображение комплекса Henize 44 (LHA 120-N44), сверхпузыря в галактике Большое Магелланово Облако, снятое «Очень Большим Телескопом».

• Местный пузырь
• Туманность Гама[1]
• Сверхпузырь Лебедя[1]
• Пузырь Ориона — Эридана[1]
• Сверхпузырь Змееносца[7]
• Супероболочка Щита[8][9]
• Henize 44 в Большом Магеллановом Облаке[10]
• Henize 70 — там же[11]
• Супероболочка антицентра Млечного Пути[12]

Примечания

1. Tomisaka K., Habe A., Ikeuchi S. Sequential explosions of supernovae in an OB association and formation of a superbubble (англ.) // Astrophysics and Space Science^[англ.]. — Springer, 1981. — Vol. 78, no. 2. — P. 273—285. — doi:10.1007/BF00648941. — Bibcode: 1981Ap&SS..78..273T.
2. Castor J., McCray R., Weaver R. Interstellar Bubbles (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 1975. — Vol. 200. — P. L107—L110. — doi:10.1086/181908. — Bibcode: 1975ApJ...200L.107C.
3. McCray R., Kafatos M. Supershells and Propagating Star Formation (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 1987. — Vol. 317. — P. 190—196. — doi:10.1086/165267. — Bibcode: 1987ApJ...317..190M.
4. Heiles C. E. H I shells and supershells (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing.Heiles, C. {{{заглавие}}}. — 1979. — Т. 229. — С. 533—544. — doi:10.1086/156986. — Bibcode: 1979ApJ...229..533H.
5. Tomisaka K., Ikeuchi S. Evolution of superbubble driven by sequential supernova explosions in a plane-stratified gas distribution // Publications of Astronomical Society of Japan. — 1986. — Т. 38, № 5. — С. 697—715. — ISSN 0004-6264. — Bibcode: 1986PASJ...38..697T.
6. Mac Low M.-M., McCray R. Superbubbles in Disk Galaxies (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 1988. — Vol. 324. — P. 776—785. — doi:10.1086/165936. — Bibcode: 1988ApJ...324..776M.
7. Pidopryhora Y., Lockman F. J., Shields J. C. The Ophiuchus Superbubble: A Gigantic Eruption from the Inner Disk of the Milky Way (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 2007. — Vol. 656. — P. 928—942. — doi:10.1086/510521. — Bibcode: 2007ApJ...656..928P. — arXiv:astro-ph/0610894.
8. Savage B. D., Sembach K. R., and Howk J. C. STIS and GHRS Observations of Warm and Hot Gas Overlying the Scutum Supershell (GS 018?04+44) (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 2001. — Vol. 547. — P. 907—921. — doi:10.1086/318411.
9. Callaway M. B. Observational Evidence of Supershell Blowout in GS 018-04+44: The Scutum Supershell (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing. — Vol. 532, no. 2. — P. 943—969. — Bibcode: 2000ApJ...532..943C.
10. Nakajima H. et al. Exploring High Energy Activities in the Superbubble N44 With XMM-NEWTON  (неопр.). The X-Ray Universe Symposium. European Space Agency (26 сентября 2005). Дата обращения: 13 января 2013. Архивировано 28 января 2013 года.
11. Nemiroff R., Bonnell J. Хенице 70: сверхпузырь в Большом Магеллановом Облаке  (неопр.). Astronomy Picture of the Day. Астронет (30 ноября 1999). — Пер. Козыревой А. В. Дата обращения: 10 января 2013. Архивировано 5 апреля 2012 года.
12. Tamanaha C. M. The Anticenter Shell and the Anticenter Chain (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 1997. — Vol. 109. — P. 139—175. — doi:10.1086/312975.

Литература

• Tenorio-Tagle G., Bodenheimer P. Large-scale expanding superstructures in galaxies (англ.) // Annual Review of Astronomy and Astrophysics^[англ.]. — Annual Reviews, 1988. — Vol. 26. — P. 145—197. — Bibcode: 1988ARA&A..26..145T.