Теория сверхновых звезд - 5 курс, 9 и 10 семестры

Цели и задачи

Цель курса – освоение студентами фундаментальных знаний в области физики сверхновых звезд, методов их исследования, а также областей практического применения этих знаний. Задачами данного курса являются:

Программа

Часть I.

  1. Основные наблюдательные данные о сверхновых звездах Происхождение термина "сверхновые звезды". Основные наблюдательные данные: спектры и кривые блеска. Классификация сверхновых. Статистика вспышек сверхновых.
  2. Остатки вспышек сверхновых. Остатки вспышек сверхновых и их эволюция. Задача о сильном взрыве. Модель стадии лучистого охлаждения. Галактические сверхновые. Крабовидная туманность.
  3. Звездное вещество и излучение. Основные характеристики вещества и излучения. Процессы взаимодействия излучения и вещества. Коэффициенты поглощения, излучательной способности и рассеяния. Локальное термодинамическое равновесие. Ионизационное и статистическое равновесие звездного вещества. Уравнение состояния звездной плазмы. Непрозрачность звездного вещества. Усреднение коэффициента поглощения. Росселандово среднее.
  4. Уравнение переноса излучения. Вывод уравнения переноса излучения. Оптическая толщина и функция источника. Формальное решение уравнения переноса. Уравнение переноса для угловых моментов. Условие лучистого равновесия. Диффузионный предел и приближение лучистой теплопроводности. Волновой предел.
  5. Формирование спектров сверхновых. Формирование непрерывного спектра. Коэффициент поглощения в линии. Уравнение переноса для связанно-связанных переходов. Перенос излучения в линии в расширяющихся атмосферах. Теория Соболева.
  6. Уравнения радиационной гидродинамики. Релятивистское уравнение переноса в сопутствующей системе отсчета. Уравнения радиационной гидродинамики. Уравнения радиационной гидродинамики в моментном приближении. Многогрупповое приближение.
  7. Предсверхновые звезды. Строение предсверхновых звезд. Условие устойчивого равновесия звезды.
  8. Основные физические стадии вспышки сверхновой. Мгновенный взрыв и медленное выделение энергии. Выход ударной волны на поверхность предсверхновой. Волна охлаждения и рекомбинации. Свойства радиоактивного распада Ni-56 => Co-56 => Fe-56.
  9. Гидродинамические модели сверхновых. Внутренняя и внешняя задачи гидродинамического моделирования вспышки сверхновой. Гидродинамические модели.
  10. Моделирование сверхновых разных типов. Сверхновые типа Ia. Сверхновые типа Ib и Ic. Сверхновые типа IIL. Сверхновая 1993J в галактике M81.
  11. Сверхновая 1987A в Большом Магеллановом Облаке. Сверхновая типа IIP 1987A: наблюдения и теория.

    Часть II.

  12. Эволюция массивных звезд до стадии предсверхновой. Общие сведения об эволюции массивных звезд. Причины потери устойчивости к гравитационному коллапсу железными ядрами звезд. Диаграмма центральная температура - центральная плотность и уравнение состояния звездной плазмы.
  13. Гравитационный коллапс. Общие сведения. Гравитационный коллапс: режим свободного падения. Автомодельное решение задачи о гравитационном коллапсе.
  14. Гидродинамическая теория сферически-симметричного гравитационного коллапса железных ядер. Гравитационный коллапс железных ядер. Начальная стадия. Стадия нейтриносферы. Гравитационный коллапс до и после отскока. Гидродинамический механизм взрыва сверхновой типа II.
  15. Замедленный механизм нейтринного нагрева. Механизм нейтринного нагрева. Понятие о радиусе нейтринного нагрева. Характеристики нейтринного сигнала при гравитационном коллапсе.
  16. Нейтрино-конвективный механизм взрыва сверхновой. Конвекция. Условие конвективной неустойчивости. Возникновение конвекции внутри прото-нейтронной звезды. Конвекция за фронтом ударной волны.
  17. Магнито-ротационный механизм взрыва сверхновой. Роль магнитного поля и вращения при гравитационном коллапсе. Дифференциальное вращение и усиление магнитного поля. Магнито-ротационная неустойчивость.
  18. Сценарий ротационного механизма взрыва сверхновой. Гравитационный коллапс вращающегося железного ядра звезды. Образование и эволюция двойной системы нейтронных звезд. Взрыв маломассивной нейтронной звезды с критической массой — источник энергии взрыва.
  19. Аккреционно-струйный механизм взрыва сверхновой. Эволюция массивных звезд в интервале 25-100 масс Солнца. Механизм дисковой аккреции и нейтринное охлаждение. Формирование релятивистских струй и взрыв сверхновой. Связь с явлением гамма-вспышки.
  20. Электронно-позитронный механизм взрыва сверхновой. Рождение электронно-позитронных пар. Потеря устойчивости к гравитационному коллапсу очень массивными звездами с массой свыше 100 масс Солнца. Электронно-позитронный механизм взрыва сверхновой.
  21. Эволюция маломассивных звезд с образованием одиночных предсверхновых и в составе тесных двойных звезд. Наблюдения сверхновых типа Ia и ограничения, накладываемые ими на предсверхновые. Эволюция маломассивных (менее 10 масс Солнца) звезд с образованием одиночных предсверхновых и в составе тесных двойных звезд.
  22. Термоядерный взрыв CO ядра звезды. Два режима термоядерного горения C-O ядер: детонация и дефлаграция. Термоядерный взрыв C-O ядра с чандрасекаровской массой и с субчандрасекаровской массой.
  23. Взрыв сверхновой типа Ia при слиянии двух белых карликов. Эволюция тесных двойных белых карликов. Основные стадии слияния двух белых карликов. Трудности избежания образования O+Ne+Mg звезд.

Литература