Magnetohydrodynamic models of rotating elephant trunks

Julkaisun otsikon käännös: Pyörivien norsunkärsien magnetohydrodynaamiset mallit

Miikka Väisälä

Tutkimustuotos: OpinnäytePro graduOpinnäytteet

Abstrakti

Norsunkärsät ovat pilarimaisia sumuja, jotka sijaitsevat ionisoituneiden H II-alueiden reunoilla. H II-alueet ovat suuria kuplia tähtienvälisessä aineessa, jotka ovat syntyneet O- ja B-spektriluokan tähtien joukon säteilystä ja tähtituulesta. Norsunkärsissä on arveltu syntyvän uusia tähtiä, minkä vuoksi varsinkin Kotkasumun pilareista (M16) on tehty runsaasti havaintoja.

Rosette-sumun suuresta norsunkärsästä on löydetty kaksoiskierteen muotoisia säikeitä. Niiden on arveltu johtuvan OB-tähtijoukon säteilypaineen ja tähtituulen kohdistamasta jännityksestä magnetoituneeseen säikeeseen, jonka magneettikenttä on kiertynyt. Havainnoista on myös voitu todeta, että useat norsunkärsät pyörivät kuin jäykät kappaleet, mitä myös sama kaksoiskierremalli on yrittänyt selittää.

Norsunkärsien muodostumisesta on esitetty malleja, jotka pohjautuvat ionisoivan säteilyn vaikutukseen. Näiden pohjalta on esitetty, että säteily saattaa myös tiivistää kärsän ainetta niin paljon, että se romahtaa synnyttäen tähtiä. Näistä malleista puutuu kuitenkin magneettikentän suora tarkastelu, ja kaikkien mallien lähtötilanne on ollut staattinen. Tässä tutkielmassa pyritään tarkastelemaan yksinkertaisen magneettikentän ja pilven pyörimisen vaikutusta norsunkärsien muodostumiseen. Tätä varten on kehitetty numeerinen magnetohydrodynaaminen malli, jossa on tasomainen magneettikenttä keskittyneenä pyörivään pilveen. Magneettikentän voimakkuus ja pilven pyörimisnopeus on pidetty vapaina parametreina. Mallissa pilven muotoutumisen kärsämäiseksi rakenteeksi aiheuttaa shokkiaalto, joka on saatu aikaiseksi johtamalla laskentatilavuuteen
lämpöenergiaa OB-joukon suuntaan osoittavalta reunalta.

Tutkimuksen tuloksena havaittiin, että magneettikenttä hillitsee kärsän kärjen tiivistymistä ja muuttaa nopeuksia epäisotrooppisiksi. Magneettikenttä litistää kärsän häntää, ja kenttä taipuu shokkiaallon mukana. Pyöriminen muuttaa kärkeä harvemmaksi ja saa myös kärsän vain osittain pyörimään. Malliin ei syntynyt minkäänlaisia kierrerakenteita, minkä arvellaan johtuvan siitä, että magneettista helisiteettiä ei pääse syntymään riittävästi pelkästään pilven pyörimisestä. Sen lisäksi pelkkä pilven pyöriminen ei selitä norsunkärsien havaittuja rotaatioproileita. Tulokset joka tapauksessa osoittavat, että realististen norsunkärsämallien täytyy ottaa huomioon magneettikenttä, koska magneettikentän vaikutus systeemin dynamiikkaan on merkittävä.
Alkuperäiskielienglanti
TilaJulkaistu - toukokuuta 2010
OKM-julkaisutyyppiG2 Pro gradu, diplomityö, ylempi amk-opinnäytetyö

Tieteenalat

  • 115 Avaruustieteet ja tähtitiede
  • Tähtienvälinen aine
  • H II-alueet
  • Norsunkärsät
  • magnetohydrodynamiikka

Siteeraa tätä