Dynamics of Barrel-Shaped Young Supernova Remnants

서지정보

ㆍ발행기관 : 한국지구과학회 ㆍ수록지정보 : 한국지구과학회지 / 23권 / 4호
ㆍ저자명 : Choe, Seung-Urn, Jung, Hyun-Chul

한국어 초록

본 연구에서는 항아리 형태 젊은 초신성 잔해의 동력학을 설명하기 위해 분출물의 동력학적 효과를 고려하였다. 분출물과 성간 물질 사이에 존재하는 접촉불연속면에서 레일라-테일러(R-T)불안정에 기인한 자기장의 증폭호과가 고려되었다. 우주선 입자의 가속을 가정함으로서 합성전파 모형을 만들 수 있었으며 관측과의 비교를 위해 방위각을 따른 전파세기의 비(A)를 계산하였다. R-T불안정의 결과로 자란 가지의 경계면에서 압축, 전단, 인장의 결과로 충격파 후면의 자기장은 증폭되었다. 불안정의 시간에 따른 변화는 분출물의 감속에 민감하게 의존하며 초신성 잔해의 진화와 밀접히 관계됨을 볼 수 있었다. 자기장의 세기는 초기에 급격히 증가하며 역 충격파가 분출물의 등밀도지역으로 들어감에 따라 감소되었다. 그러나 이와 같은 초기 자기장 증폭의 효과는 초신성 잔해의 후기까지 남아 있음을 볼 수 있었다. 증폭된 자기장 영역에서 적도지역과 극지역의 자기장의 세기의 비는 최대 7.5까지 이를 수 있었다. 이와 같은 자기장의 증폭은 방위각에 따라 매우 큰 전파세기의 비를 만들 수 있었다(A=15). 증폭된 자기장의 세기는 수치계산의 분해능에 매우 민감함을 알 수 있었다. 본 연구에서는 우주선 입자의 가속효과가 자기장과 충격파 면이 이루는 각도에 의존한다는 가정 없이도 자기장의 증폭효과가 관측된 항아리 형태의 젊은 초신성 잔해를 만들 수 있음을 보였다. 그러나 이와 같은 기작이 효과적이기 위해서는 초신성 잔해 주위의 자기장이 잘 정열되어 있어야 한다. 항아리 형태의 젊은 초신성잔해의 수가 적게 관측되는 것은 이와 같은 조건이 성간에서 잘 이루어지지 않음을 의미한다.

영어 초록

In this study we have tried to explain the barrel-shaped morphology for young supernova remnants considering the dynamical effects of the ejecta. We consider the magnetic field amplification resulting from the Rayleigh-Taylor instability near the contact discontinuity. We can generate the synthetic radio image assuming the cosmic-ray pressure and calculate the azimuthal intensity ratio (A) to enable a quantitative comparison with observations. The postshock magnetic field are amplified by shearing, stretching, and compressing at the R-T finger boundary. The evolution of the instability strongly depends on the deceleration of the ejecta and the evolutionary stage of the remnant. the strength of the magnetic field increases in the initial phase and decreases after the reverse shock passes the constant density region of the ejecta. However, some memory of the earlier phases of amplification is retained in the interior even when the outer regions turn into a blast wave. The ratio of the averaged magnetic field strength at the equator to the one at the pole in the turbulent region can amount to 7.5 at the peak. The magnetic field amplification can make the large azimuthal intensity ratio (A=15). The magnitude of the amplification is sensitive to numerical resolution. This mens the magnetic field amplification can explain the barrel-shaped morphology of young supernova remnant without the dependence of the efficiency of the cosmic-ray acceleration on the magnetic field configuration. In order for this mechanism to be effective, the surrounding magnetic field must be well-ordered. The small number of barrel-shaped remnants may indicate that this condition rarely occurs.

참고 자료

없음