Stoßwellen in der Astrophysik - Shock waves in astrophysics
Stoßwellen sind in astrophysikalischen Umgebungen häufig.
Wegen der niedrigen Umgebungsdichte , die meisten astronomischen Schocks sind kollisions . Dies bedeutet, dass die Stöße nicht durch Zweikörper- Coulomb-Kollisionen gebildet werden , da der mittlere freie Pfad für diese Kollisionen zu groß ist und häufig die Größe des Systems überschreitet. Solche Schocks wurden zuerst von De Hoffmann und Teller theoretisiert, die Stoßwellen in magnetisierten Flüssigkeiten mit unendlicher Leitfähigkeit untersuchten. Der genaue Mechanismus für die Energieableitung und Entropieerzeugung bei solchen Erschütterung wird noch untersucht, aber es wird allgemein angenommen , dass der allgemeine Mechanismus diese Schocks besteht aus Wellen Teilchenwechselwirkung und Fahrplasmainstabilitäten , die auf der Skala von betreiben Plasma Skintiefe , das ist typischerweise viel kürzer als der mittlere freie Weg.
Es ist bekannt, dass kollisionsfreie Schocks mit Partikeln mit extrem hoher Energie verbunden sind , obwohl nicht definitiv festgestellt wurde, ob die beobachteten hochenergetischen Photonen von Protonen , Elektronen oder beiden emittiert werden . Es wird allgemein angenommen, dass die energetischen Teilchen durch den Fermi-Beschleunigungsmechanismus beschleunigt werden . Es besteht normalerweise Einigkeit darüber, dass Schocks, die durch im interstellaren Medium expandierende Supernova-Überreste verursacht werden, die über der Erdatmosphäre gemessenen kosmischen Strahlen beschleunigen .
Stoßwellen in Sternumgebungen, wie Schocks innerhalb einer Kernkollaps- Supernova- Explosion, werden häufig zu strahlungsvermittelten Schocks. Solche Schocks werden durch Photonen gebildet, die mit den Elektronen der Materie kollidieren, und stromabwärts dieser Schocks wird eher von der Strahlungsenergiedichte als von der Wärmeenergie der Materie dominiert .
Eine wichtige Art des astrophysikalischen Schocks ist der relativistische Schock, bei dem die Schockgeschwindigkeit ein nicht zu vernachlässigender Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit ist. Diese Schocks sind in astrophysikalischen Umgebungen einzigartig und können entweder kollisionsfrei oder strahlenvermittelt sein. Relativistische Schocks werden theoretisch bei Gammastrahlenausbrüchen , aktiven galaktischen Kernstrahlen und bei einigen Arten von Supernovae erwartet .
Beispiele
- Interplanetare Stoßwellen aufgrund von Sonneneruptionen und koronalen Massenauswürfen , die ursprünglich durch geomagnetische plötzliche Einbrüche entdeckt wurden .
- Die Bogenschocks bildeten sich bei Sternwind um Planeten und manchmal um Sterne selbst.
- Supernova-Überreste, die einen Schock durch das interstellare Medium (ISM) treiben .
- Schocks, die sich durch einen massiven Stern bewegen, während dieser in einer Kernkollaps-Supernova explodiert .
- Schocks in interstellarem Gas , verursacht durch eine Kollision zwischen Molekülwolken oder durch einen Gravitationskollaps einer Wolke.
- Akkretionsschocks am Rand von Galaxienhaufen .
Verweise
