Цикл работ: "Магниторотационные взрывы сверхновых и формирование джетов" (2 работы) Г.С.Бисноватый-Коган, С.Г.Моисеенко

В цикле работ представлены результаты исследования взрывов сверхновых на основе магниторотационного механизма и формирование джетов. Магниторотационный взрыв сверхновой с коллапсирующим ядром при начальном магнитном поле дипольного типа приводит к формированию слабоколлимированного направленного струйного выброса. Исследовано влияние пересоединения магнитного поля на эффективность магниторотационного механизма. Показано, что характерное время пересоединения существенно (примерно на порядок) больше времени развития магниторотационной неустойчивости и формирования взрыва сверхновой. Проведено сравнение результатов моделирования магниторотационного механизма взрыва сверхновой при начальном магнитном поле дипольного и квадрупольного типов симметрии.

Г.С.Бисноватый-Коган, С.Г.Моисеенко, Н.В.Арделян

Магниторотационная сверхновая

Gravitation @ Cosmology 2005, 11, 289-300

Аннотация

Сверхновые с коллапсирующим ядром связаны с образованием нейтронных звезд. Часть гравитационной энергии переходит в энергию взрыва, наблюдаемого в виде сверхновых типа СН II, СН Ib,c. Механизм трансформации не прост, т.к. подавляющая часть энергии выделяется в виде слабо взаимодействующих нейтрино. Попытки использовать эту энергию для объяснения взрыва, безуспешны уже в течение почти 40 лет. Мы рассматриваем механизм взрыва, где источником энергии является вращение, а магнитное поле служит для превращения вращательной энергии в энергию взрыва. Моделирование этого механизма основано на решении двумерных уравнений МГД. После коллапса ядро становится быстро вращающейся протонейтронной звездой с дифференциально вращающейся оболочкой. Тороидальная компонента магнитного поля, генерируемая дифференциальным вращением, на начальных стадиях линейно растет со временем. Когда тороидальная компонента намного превысит полоидальную, развивается магниторотационная неустойчивость, которая ведет к быстрому росту магнитной энергии. При приближении магнитного давления к газовому на периферии протонейтронной звезды формируется МГД волна сжатия. При распространении наружу по среде со спадающей плотностью эта волна трансформируется в быстрый ударный фронт и приводит к взрыву сверхновой. В наших расчетах получена энергия взрыва 0.6 • 1051 эрг и количество выброшенной при взрыве массы ~ 0.14М© . Для расчетов использовалась неявная лагранжева схема с перестраиваемой треугольной сеткой.

S.G.Moiseenko, G.S.Bisnovatyi-Kogan, N.V.Ardeljan

A magnetorotational core-collapse model with jets

MNRAS 2006, 370, 501-512

Abstract

We present results of 2D simulation of magnetorotational (MR) core collapse model accompanied by jet formation in the core collapse model explosion. Initial magnetic field used in the simulations has dipole-like symmetry. Contrary to the simulations of MR core collapse model with initial quadrupole-like magnetic field, where the matter was ejected mainly near the equatorial plane, in presence of the dipole-like initial magnetic field the core collapse model explosion is developing preferably along a rotational axis, and leads to formation of a protojet. We expect that protojet propagation through the envelope of the star will be accompanied by its collimation. The magnetorotational instability (MRI) was found in simulations, similar to the earlier considered case of the quadrupole-like initial magnetic field. Our estimations show that the characteristic time for the reconnection of the magnetic field is much larger than the MRI development time. The supernova explosion energy for the dipole-like field is about $0.61\cdot 10^{51}$erg, and about $\>0.13M_\odot$ of mass was ejected during the explosion.