Buksjokk - Bow shock
I astrofysikk oppstår et baugsjokk når magnetosfæren til et astrofysisk objekt samhandler med det nærliggende flytende omgivende plasmaet, for eksempel solvinden . For jorden og andre magnetiserte planeter er det grensen hvor hastigheten til stjernevinden brått faller som et resultat av dens tilnærming til magnetopausen . For stjerner er denne grensen vanligvis kanten av astrosfæren , hvor stjernevinden møter det interstellare mediet .
Beskrivelse
Det definerende kriteriet for en sjokkbølge er at plasmahastigheten til plasma faller fra " supersonisk " til "subsonisk", hvor lydhastigheten c s defineres av hvor er forholdet mellom spesifikke varmer , er trykket og er tetthet av plasma.
En vanlig komplikasjon i astrofysikk er tilstedeværelsen av et magnetfelt. For eksempel følger de ladede partiklene som utgjør solvinden spiralbaner langs magnetfeltlinjene. Hastigheten til hver partikkel når den gyrates rundt en feltlinje kan behandles på samme måte som en termisk hastighet i en vanlig gass, og i en vanlig gass er den gjennomsnittlige termiske hastigheten omtrent lydhastigheten. Ved baugsjokket faller den største fremoverhastigheten til vinden (som er komponenten av hastigheten parallelt med feltlinjene som partiklene girerer om) under hastigheten som partiklene gyrerer rundt.
Rundt jorden
Det best studerte eksemplet på et buesjokk er det som oppstår der solens vind møter jordens magnetopause, selv om buesjokk forekommer rundt alle planeter, både umagnetiserte, som Mars og Venus og magnetiserte, som Jupiter eller Saturn . Jordens buesjokk er omtrent 17 kilometer (11 mi) tykt og ligger omtrent 90.000 kilometer (56.000 mi) fra planeten.
Ved kometer
Buksjokk dannes ved kometer som et resultat av samspillet mellom solvinden og den kometære ionosfæren. Langt borte fra solen er en komet en isete steinblokk uten atmosfære. Når det nærmer seg solen, forårsaker varmen fra sollyset gass som frigjøres fra kometarkjernen, og skaper en atmosfære som kalles koma . Komaen er delvis ionisert av sollyset, og når solvinden passerer gjennom denne ionekomen, vises baugstøtet.
De første observasjonene ble gjort på 1980- og 90-tallet da flere romfartøy fløy av kometer 21P / Giacobini – Zinner , 1P / Halley og 26P / Grigg – Skjellerup . Det ble da funnet at baugsjokkene på kometer er bredere og mer gradvise enn de skarpe planetariske baugsjokkene som vi ser på for eksempel Jorden. Disse observasjonene ble alle gjort i nærheten av periheliet da buesjokkene allerede var fullt utviklet.
Den Rosetta romfartøy fulgt komet 67p / tsjurjumov-gerasimenko fra langt ut i solens system, ved en heliocentric avstand på 3,6 AU , inn mot perihelion på 1,24 AU, og tilbake igjen. Dette tillot Rosetta å observere buesjokket da det dannet seg da utgassingen økte under kometens reise mot solen. I denne tidlige utviklingstilstanden ble sjokket kalt "babybuksjokk". Spedbarnsbuesjokket er asymmetrisk og i forhold til avstanden til kjernen bredere enn fullt utviklede baugsjokk.
Rundt solen
I flere tiår har solvinden blitt antatt å danne et buesjokk på kanten av heliosfæren , der den kolliderer med det omkringliggende interstellare mediet. Når vi beveger oss bort fra solen, er punktet der solvindstrømmen blir subsonisk, termineringssjokket , punktet der det interstellare mediet og solvindens trykkbalanse er heliopausen , og det punktet der strømmen av det interstellare mediet blir subsonisk ville være baugsjokk. Dette solbuesjokket ble antatt å ligge i en avstand rundt 230 AU fra solen - mer enn dobbelt så langt som termineringssjokket som Voyager-romskipet.
Imidlertid indikerer data innhentet i 2012 fra NASAs Interstellar Boundary Explorer (IBEX) mangelen på noe solstøt. I tillegg til bekreftende resultater fra romfartøyet Voyager , har disse funnene motivert til noen teoretiske forbedringer; nåværende tenkning er at dannelse av et buesjokk forhindres, i det minste i den galaktiske regionen som solen går gjennom, ved en kombinasjon av styrken til det lokale interstellare magnetfeltet og den relative hastigheten til heliosfæren.
Rundt andre stjerner
I 2006 ble det oppdaget et langt infrarødt baugsjokk nær AGB-stjernen R Hydrae .
Buesjokk er også et vanlig trekk i Herbig Haro-objekter , der en mye sterkere kollimert utstrømning av gass og støv fra stjernen samhandler med det interstellare mediet, og produserer lyse buesjokk som er synlige ved optiske bølgelengder.
Følgende bilder viser ytterligere bevis for eksistens av buesjokk fra tette gasser og plasma i Orion-tåken .
Rundt massive stjerner
Hvis en massiv stjerne er en rømningsstjerne , kan den danne et infrarødt buesjokk som kan påvises i 24 mikrometer og noen ganger i 8 mikrometer av Spitzer-romteleskopet eller W3 / W4-kanalene til WISE . I 2016 Kobulnicky et al. opprettet den største spitzer / WISE bow-shock katalogen til dags dato med 709 kandidater til bow-shock. For å få en større bue-sjokk-katalog Milky Way Project (et Citizen Science- prosjekt) tar sikte på å kartlegge infrarøde buesjokk i det galaktiske planet. Denne større katalogen vil hjelpe deg med å forstå stjernevind fra massive stjerner.
De nærmeste stjernene med infrarøde baugsjokk er:
Navn | Avstand ( pc ) | Spektral type | Tilhører |
---|---|---|---|
* satset Cru | 85 | B1IV | Nedre Centaurus-Crux undergruppe |
* alf Mus | 97 | B2IV | Nedre Centaurus-Crux undergruppe |
* alf Cru | 99 | B1V + B0.5IV | Nedre Centaurus-Crux undergruppe |
* zet Oph | 112 | O9.2IVnn | Øvre Scorpius-undergruppe |
* tet Car | 140 | B0Vp | IC 2602 |
* tau Sco | 145 | B0.2V | Øvre Scorpius-undergruppe |
* del Sco | 150 | B0.3IV | Øvre Scorpius-undergruppe |
* eps pr | 195 | B1.5III | |
* sig Sco | 214 | O9.5 (V) + B7 (V) | Øvre Scorpius-undergruppe |
De fleste av dem tilhører Scorpius – Centaurus Association og Theta Carinae , som er den lyseste stjernen i IC 2602 , kan også høre til undergruppen Lower Centaurus-Crux. Epsilon Persei tilhører ikke denne stjerneforeningen .
Magnetisk draperingseffekt
En lignende effekt, kjent som den magnetiske draperingseffekten, oppstår når en superalfvenisk plasmastrømning påvirker et umagnetisert objekt, for eksempel hva som skjer når solvinden når ionosfæren i Venus: strømmen avbøyer seg rundt objektet som draper magnetfeltet langs kjølvannet strømme.
Betingelsen for strømningen til å være super Alfvenic betyr at den relative hastighet mellom strømnings og gjenstanden, , er større enn den lokale Alfven hastighet som betyr et stort Alfvenic Mach nummer: . For umagnetiserte og elektrisk ledende gjenstander skaper det omgivende feltet elektriske strømmer inne i objektet og inn i det omkringliggende plasmaet, slik at strømmen avbøyes og reduseres ettersom tidsskalaen for magnetisk spredning er mye lengre enn tidsskalaen for magnetfeltets fremføring . De induserte strømmene genererer igjen magnetfelt som avbøyer strømmen og skaper et baugsjokk. For eksempel gir ionosfærene til Mars og Venus de ledende miljøene for samspillet med solvinden. Uten en ionosfære absorberes det flytende magnetiserte plasmaet av den ikke-ledende kroppen. Sistnevnte oppstår for eksempel når solvinden samhandler med månen som ikke har noen ionosfære. I magnetisk draping blir feltlinjene pakket og drapert rundt den fremre siden av objektet og skaper en smal kappe som ligner på buesjokkene i de planetariske magnetosfærene. Det konsentrerte magnetfeltet øker til stempeltrykket blir sammenlignbart med det magnetiske trykket i skjeden:
hvor er tettheten til plasmaet, er det draperte magnetfeltet nær objektet, og er den relative hastigheten mellom plasmaet og objektet. Magnetisk drapering har blitt oppdaget rundt planeter, måner, solkoronale masseutkast og galakser.
Se også
Merknader
Referanser
- Kivelson, MG; Russell, CT (1995). Introduksjon til romfysikk . New York: Cambridge University Press . s. 129 . ISBN 978-0-521-45104-8.
- Cravens, TE (1997). Fysikk av solsystemplasmaer . New York: Cambridge University Press. s. 142 . ISBN 978-0-521-35280-2.
Eksterne linker
- NASA Astronomy Picture of the Day: Bow shock image (BZ Cam) (28. november 2000)
- NASA Astronomy Image of the Day: Bow shock image (IRS8) (17. oktober 2000)
- NASA Astronomy Picture of the Day: Zeta Oph: Runaway Star (8. april 2017)
- Buksjokkbilde (HD77581)
- Buksjokkbilde (LL Ori)
- Mer om Voyagers
- Hør Jovian bow shock (fra University of Iowa)
- Cluster romfartøy gjør en sjokkerende oppdagelse (Planetary Bow Shock)