Κατανοώντας τους πληθυσμούς των υπολειμμάτων υπερκαινοφανών

Τα υπολείμματα υπερκαινοφανών είναι η τελική πράξη στη ζωή ενός άστρου μεγάλης μάζας, η οποία τελειώνει με μια βίαιη έκρηξη. Αποτελούνται από το αστρικό υλικό που εκτοξεύεται κατά την έκρηξη και το οποίο κινείται με υπερηχητικές ταχύτητες στο μεσοαστρικό χώρο.

Το υπόλειμμα υπερκαινοφανούς ΙC435 ηλικίας περίπου 25,000 με 30,000 χρόνια. Η εικόνα έχει ληφθεί στο Αστεροσκοπείο Σκίνακα.

Τα υπολείμματα υπερκαινοφανών παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο στο γαλαξιακό οικοσύστημα καθώς μεταφέρουν στο μεσοαστρικό χώρο τα στοιχεία που έχουν συντεθεί στους αστρικούς πυρήνες. Επιπλέον τα κρουστικά κύματα που τα συνοδεύουν αλληλοεπιδρούν με το περιβάλλον μεσοαστρικό αέριο και το θερμαίνουν. Επομένως η μελέτη των πληθυσμών των υπολειμμάτων υπερκαινοφανών στο Γαλαξία μας, και σε άλλους γαλαξίες μας δίνει σημαντικές πληροφορίες για την επίδραση των τελευταίων σταδίων της ζωής των άστρων στο μεσοαστρικό χώρο. Μια μέθοδος που χρησιμοποιείται συχνά για την περιγραφή των πληθυσμών των υπολειμμάτων υπερκαινοφανών είναι η κατανομή της λαμπρότητάς τους σε διάφορες φασματικές γραμμές ή περιοχές του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Χάρη στα ευαίσθητα όργανα και συστηματικές επισκοπήσεις μεγάλων περιοχών του ουρανού τέτοια δεδομένα γίνονται διαθέσιμα για ολοένα περισσότερους γαλαξίες.

Όμως αυτό που έλειπε έως τώρα είναι ένα θεωρητικό πλαίσιο που μας επιτρέπει να υπολογίσουμε αυτές τις κατανομές για διαφορετικά μοντέλα εξέλιξης των υπολειμμάτων υπερκαινοφανών ή διαφορετικές παραμέτρους της μεσοαστρικής ύλης. Μια εργασία που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, με κύρια συγγραφέα τη Δρ. Μαρία Κοψαχείλη, μέλος του Ινστιτούτου Αστροφυσικής, παρουσίασε το πρώτο τέτοιο πλαίσιο. Σε αυτή την εργασία συμμετέχουν και η Δρ. Ιωάννα Λεωνιδάκη, μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο Ινστιτούτο, και ο καθ. Ανδρέας Ζέζας, συνεργαζόμενο μέλος ΔΕΠ του Ινστιτούτου. Αυτή η εργασία παρουσιάζει μια μέθοδο για τον υπολογισμό της θεωρητικής κατανομής λαμπρότητας της εκπομπής στη γραμμή Ηα από υπολείμματα υπερκαινοφανών καθώς και τη συνδυασμένη κατανομή λαμπρότητας στις γραμμές Hα και [SII]λλ6716,6735 A.

Σύγκριση της κατανομής λαμπρότητας στη γραμμή Ηα (αριστερά) και της συνδυασμένης κατανομής λαμπρότητας στις γραμμές Hα και [SII]λλ6716,6735 A (δεξιά) που προκύπτει από το θεωρητικό μοντέλο των υπολειμμάτων υπερκαινοφανών (μπλε ιστόγραμμα) με την κατανομή που έχει μετρηθεί σε κοντινούς γαλαξίες (κόκκινη γραμμή, Kopsacheili et al. 2021). Τα δυο ιστογράμματα αναφέρονται σε μοντέλα που έχουν υπολογιστεί για αέριο με μέση πυκνότητα 10 cm-3 και 2 cm-3.

 

Οι κατανομές που προκύπτουν με αυτό τον τρόπο δείχνουν εντυπωσιακή συμφωνία με αυτές που έχουν μετρηθεί σε πληθυσμούς υπολειμμάτων υπερκαινοφανών σε κοντινούς γαλαξίες. Αυτή η μέθοδος προσφέρει ένα σημαντικό και χρήσιμο εργαλείο για τη μοντελοποίηση των πληθυσμών των υπολειμμάτων υπερκαινοφανών, την κατανόηση της εξέλιξής τους σε σχέση με το περιβάλλον μεσοαστρικό αέριο και τέλος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό της συνολικής κινητικής ενέργειας που προσφέρεται στο μεσοαστρικό αέριο, το οποίο αποτελεί ένα σημαντικό στοιχείο για μοντέλα γαλαξιακής εξέλιξης.

Άρθρα:

  • "Optical emission-line luminosity function models for populations of supernova remnants", Κopsacheili M., Zezas A., & Leonidaki I., 2022, MNRAS, 514, 3260
  • "The supernova remnant populations of the galaxies NGC 45, NGC 55, NGC 1313, NGC 7793: luminosity and excitation functions", Κopsacheili M., Zezas A., & Leonidaki I., 2021, MNRAS, 507, 602