Kako zvijezde dobiju ubrzanje

[Acheron]

Sinoć se Beorn i ja na sastanku ADI-ja poigrali idejom kako zvijezde dobiju veliko ubrzanje nakon eksplozije supernove.

Moja teorija je da se to događa ovisno u kojem dijelu orbite se dogodi eksplozija. Ako pratilja bude u pericentru, zbog velike orbitalne brzine i nestanka "centralne" ili "kontra" mase zvijezda koja nije eksplodirala će zadržati svoj moment gibanja i nastaviti njime u otvoreni centar. Na primjer, ako je u trenutku eksplozije orbitalna brzina joj bila 200 km/s, sa sličnom brzinom će nastaviti dalje kroz galaksiju.
Ako se eksplozija dogodi u apocentru, onda će ta dostupna orbitalna brzina biti manja i možda nedovoljna da pobjegne u Svemir nakon eksplozije već će nastati obitavati u sustavu s ostatkom supernove (neutronskom zvijezdom ili crnom rupom).

Zbog viška piva u trenu teoretiziranja (barem s moje strane) fizika i logika su vjerojatno nategnute ko gumi-gumi. Nek se Beorn ne ljuti, ali zaboravio sam o čemu je on pričao. 
Znam samo da smo se dogovorili kako ćemo provesti pokust u Universe Sandboxu.

GIF: Mirni zvjezdani sustav https://1drv.ms/u/s!Au07c4Nt9PGvhMkXsiNx3MNXHn7aPw?e=7Ve5b0

[Acheron]

Rezultat prvog pokusa:

Zvijezda mase 20 sunca u orbiti oko sebe ima zvijezdu mase 8.7 sunca. Orbita je savršeno kružna, na 5 AJ i orbitalna brzina je 71 km/s.
U trenutku eksplozije, Universe Sandbox je simulirao ostatak supernove od 3 MS, ali zvijezda pratilja je preživjela i pobjegla u Svemir brzinom od 32 km/s. Zanimljivo je kako je Universe Sandbox simulirao da je zvijezda pratilja odgurnuta sa 5 na 130 AJ. Vjerojatno se u tom guranju dogodio i gubitak 40 km/s orbitalne brzine, tj. kinetičke energije.

Koliko možemo vjerovati Universe Sandboxu?
U sljedećoj iteraciji je simulirao guranje pratilje na 123 AJ uz brzinu od 56 km/s. Za tu iteraciju sam smanjio brzinu simulacije s 15 dana / sec na 1 sec / sec.
U trećoj iteraciji isti brojevi, brzina simulacije je bila 1 ms / sec.
Očito sporija simulacije dovodi do manje zaokruživanja pa su rezultati identični.

GIF eksplozije: https://1drv.ms/u/s!Au07c4Nt9PGvhMkdoK_Zt6t_Jrxe8g?e=icRoxe (115MB)

[Acheron]

Drugi pokus u kojem sam za tren eksplozije koristio brzinu simulacije od 1 s / 1 s

Zvijezda mase 20 MS ima u blago ekscentričnoj orbiti pratilju mase 8.7 MS. Ekscentricitet je 0.2 pa orbita varira od 4 do 6 AJ, a orbitalna brzina od 58 i 81 km/s.
Eksplozija u apocentru, di je razmak 6 AJ i brzina 58 km/s dovodi do izbacivanja zvijezde brzinom od 55 km/s. Opet zvijezda biva odgurnuta, ali ovaj put na 182 AJ.

Eksplozija u pericentru, razmak je 4 AJ a brzina 81 km/s dovodi do izbacivanja zvijezde brzinom do 40 km/s! Zvijezda je ovaj put odgurnuta na "samo" 136 AJ.
GIF eksplozije: https://1drv.ms/u/s!Au07c4Nt9PGvhMkXsiNx3MNXHn7aPw?e=7Ve5b0l (115MB)

[Acheron]

Treći pokus, veoma ekscentrični sustav. Udaljenost varira od 1 do 9 AJ, a brzina zvijezde pratilje od 23 do 214 km/s.

Eksplozija u apocentru razultira sljedećim: Zvijezda napušta sustav 48 km/s i biva odgurnuta eksplozijom na 156 AJ.
GIF simulacije: https://1drv.ms/u/s!Au07c4Nt9PGvhMkiPvGqiFjZuJeuLQ?e=1R1tBU

Eksplozija u pericentru je interesantna: zvijezda napušta sustav brzinom od 121 km/s, ali biva odgurnuta eksplozijom na 130 AJ.
GIF simulacije: https://1drv.ms/u/s!Au07c4Nt9PGvhMklKwcJvgVbIsQ6pw?e=YBeiUZ

U cijeloj simulaciji ovo odgurivanje mi je čudno, pretpostavljam da je to nedostatak softwarea.
Zaključak: Universe Sandbox je za igru.

[Arkturus]

Zgodno za razmišljati.
Ovak na prvu, situacija ostaje ista/slična dok udarni val ne prođe pratilju. Do tada je masa koja ju privlači ista, samo raspršena.
E sad, ako je excentricitet velik onda će doći do značajne vremenske razlike između prolaska vala pericentrom i apocentrom.
Sigurno tu još ima puno kvaka koje samo simulacije mogu riješiti.

[Beorn]

Heh... Moje teoretiziranje je bilo da će kod eksplozije supernove doći do bijega njenog para od ostatka (supernove ili crne rupe).
Prihvatio sam mogućnost da se u slučaju ekscentriciteta putanje i različitog položaja u trenutku eksplozije može dogoditi da zvijezda pratitelj ne izleti iz dvojnog sustava. Naravno uz Acheronovu provjeru u Pješčaniku.

No sad znamo da vrlo masivne zvijezde ne moraju eksplodirati kao supernove, već da može doći i do direktnog kolapsa u crnu rupu.

Koliko sam shvatio iz simulacija se pokazalo da u svakom slučaju kod eksplozije supernove dolazi do izljetanja zvijezde pratilje iz dvojnog sustava.
To bi značilo da dvojne crne rupe koje rotiraju jedna oko druge (detektirane putem gravitacijskih valova) su obje morale proći kolaps direktno u crnu rupu, bez eksplozije supernove. U suprotnom bi slučaju jedna od komponenti izletjela iz dvojnog sustava.

[Acheron]

Ali kako onda nakon eksplozije masivnijeg člana para crna rupa ostane u orbiti oko dotad manje masivnog člana?

[Beorn]

Tako da nema eksplozije. 😊

[Beorn]

Inače raspravu smo započeli zbog Betelgeusea... svi pričamo o mogućoj eksploziji. A što ako samo kolapsira... hahahaha... ode rame orionu 

[Acheron]

Kod Betelgeza ništa od toga, nema on dovoljne mase.

[Arkturus]

Kolko mi se čini, samo kod SN I, drugi član para sigurno odleti i to zato jer prvog člana para više nema.

...No sad znamo da vrlo masivne zvijezde ne moraju eksplodirati kao supernove, već da može doći i do direktnog kolapsa u crnu rupu.
...

Imaš link od kuda to?  Ili je to samo hipoteza za koju se traži potvrda?

PS
To su modeli za nastanak crnih rupa u centrima galaksija, a ne u dvojnim sustavima.

[Beorn]

https://www.google.com/amp/s/www.space.com/amp/37001-black-hole-born-from-collapsing-star-video-images.html
Evo ga Arkturus... ima još toga, ali ovo je baš fino ufotkani primjer.
Sve masivne zvijezde očito ne završavaju kao supernove. U tekstu se spominje procjena da 30% njih završi bez eksplozije.

[Arkturus]

Fala.

Ipak, ja bi još malo pričekao da netko napiše o kakvom mehanizmu se radi i koja je ključna razlika zašto neke supermasivne zvijezde ne bi postale SN.
(I moža li se takav kolaps dogoditi u dvojnom sustavu) 
Sori, malo sam skeptičan, al bolje nego da nisam.

[Acheron]

Beorne, kad te Arktur naljuti svoji nedostatkom vjere samo reci, raznesem i njega u Pješčaniku

[Arkturus]