АСТРОФИЗИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ, 2025, том 80, № 1, страницы 23–38
ЭМИССИЯ В ДАЛЬНЕМ ИНФРАКРАСНОМ ДИАПАЗОНЕ ОТ ПОЗДНЕГО ОСТАТКА СВЕРХНОВОЙ В НЕОДНОРОДНОЙ СРЕДЕ
© 2025
С. А. Дроздов1*, С. Ю. Дедиков1**, Е. О. Васильев1***
1Физический институт им. П. Н. Лебедева, Москва, 119991 Россия
*E-mail: sai.drozdov@gmail.com
**E-mail: s.dedikov@asc.rssi.ru
***E-mail: eugstar@mail.ru
*E-mail: sai.drozdov@gmail.com
**E-mail: s.dedikov@asc.rssi.ru
***E-mail: eugstar@mail.ru
УДК [524.35+524.54-76]:52-17
Поступила в редакцию 1 июля 2024 года; после доработки 25 сентября 2024 года; принята к публикации 13 октября 2024 года
Межзвездные пылевые частицы нагребаются при расширении остатка сверхновой (СН), проникают за фронт ударной волны, где нагреваются и разрушаются в горячем газе. Это приводит к изменению эмиссионных свойств таких частиц. В работе рассмотрена эволюция инфракрасной (ИК) светимости остатка СН, расширяющегося в неоднородной межзвездной среде с логнормальным распределением возмущений плотности. ИК-светимость нагребенной межзвездной пыли быстро возрастает в течение первых нескольких тысяч лет после вспышки СН и достигает максимума. Затем она уменьшается из-за разрушения частиц в горячем газе и падения их эмиссионной способности в охлаждающемся газе оболочки. Показана зависимость эволюции ИК-светимости пыли в остатке от дисперсии плотности газа перед фронтом ударной волны от СН. Найдено, что полоса с центром на длине волны 70 мкм может рассматриваться как наиболее оптимальная для исследования поздних остатков, поскольку максимум ИК-светимости значительное время (40–50 тысяч лет) располагается в ее пределах. В процессе эволюции температура пыли изменяется от 70 K до 20 K и слабо зависит от уровня неоднородности среды. На радиационной фазе в спектрах остатка на фоне пылевого континуума появляются сильные линии ионов металлов. Их светимость быстро растет и превышает светимость пыли в континууме под линией примерно в 10–103 раз. Момент достижения высокой светимости в линиях существенно зависит от неоднородности среды. Обсуждаются возможности наблюдений ИК-эмиссии как в пылевом континууме, так и в линиях. Ожидается, что их соотношения позволят оценить степень неоднородности среды, в которой расширяется остаток.
Ключевые слова:
галактики: МЗС — МЗС: оболочки — ударные волны — остатки сверхновых
ФинансированиеСписок литературы
Численное моделирование эмиссии оболочек проводилось при поддержке Российского научного фонда (грант № 23-22-00266).
Список литературы
1. R. G. Arendt, Astrophys. J. Suppl. 70, 181 (1989). DOI:10.1086/191337
2. M. J. Baines, I. P. Williams, and A. S. Asebiomo, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 130, 63 (1965). DOI:10.1093/mnras/130.1.63
3. M. J. Barlow, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 183, 367 (1978). DOI:10.1093/mnras/183.3.367
4. M. J. Barlow, O. Krause, B. M. Swinyard, et al., Astron. and Astrophys. 518, id. L138 (2010). DOI:10.1051/0004-6361/201014585
5. M. Bocchio, A. P. Jones, and J. D. Slavin, Astron. and Astrophys. 570, id. A32 (2014). DOI:10.1051/0004-6361/201424368
6. M. Bocchio, S. Marassi, R. Schneider, et al., Astron. and Astrophys. 587, id. A157 (2016). DOI:10.1051/0004-6361/201527432
7. K. J. Borkowski and E. Dwek, Astrophys. J. 454, 254 (1995). DOI:10.1086/176480
8. H. Chawner, H. L. Gomez, M. Matsuura, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 493 (2), 2706 (2020). DOI:10.1093/mnras/staa221
9. H. Chawner, K. Marsh, M. Matsuura, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 483 (1), 70 (2019). DOI:10.1093/mnras/sty2942
10. L. R. Corrales, J. García, J. Wilms, and F. Baganoff, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 458 (2), 1345 (2016). DOI:10.1093/mnras/stw376
11. I. De Looze, M. J. Barlow, R. Bandiera, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 488 (1), 164 (2019). DOI:10.1093/mnras/stz1533
12. I. De Looze, M. J. Barlow, B. M. Swinyard, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 465 (3), 3309 (2017). DOI:10.1093/mnras/stw2837
13. S. Y. Dedikov and E. O. Vasiliev, New Astronomy 114, id. 102293 (2025). DOI:10.1016/j.newast.2024.102293
14. B. T. Draine, ASP Conf. Ser. 414, 453 (2009). 15. B. T. Draine and N. Anderson, Astrophys. J. 292, 494 (1985). DOI:10.1086/163181
16. B. T. Draine and H. M. Lee, Astrophys. J. 285, 89 (1984). DOI:10.1086/162480
17. B. T. Draine and A. Li, Astrophys. J. 657 (2), 810 (2007). DOI:10.1086/511055
18. B. T. Draine and E. E. Salpeter, Astrophys. J. 231, 438 (1979a). DOI:10.1086/157206
19. B. T. Draine and E. E. Salpeter, Astrophys. J. 231, 77 (1979b). DOI:10.1086/157165
20. S. A. Drozdov, Astrophysics 64 (1), 126 (2021). DOI:10.1007/s10511-021-09674-3
21. E. Dwek, Astrophys. J. 322, 812 (1987). DOI:10.1086/165774
22. E. Dwek and R. G. Arendt, Annual Rev. Astron. Astrophys. 30, 11 (1992). DOI:10.1146/annurev.aa.30.090192.000303
23. E. Dwek, R. Petre, A. Szymkowiak, and W. L. Rice, Astrophys. J. 320, L27 (1987). DOI:10.1086/184971
24. P. S. Epstein, Physical Review 23 (6), 710 (1924). DOI:10.1103/PhysRev.23.710
25. F. Galliano, Habilitation Thesis, (Université Paris-Saclay, 2022). DOI:10.48550/arXiv.2202.01868
26. H. L. Gomez, O. Krause, M. J. Barlow, et al., Astrophys. J. 760 (1), article id. 96 (2012). DOI:10.1088/0004-637X/760/1/96
27. H. J. Habing, Bull. Astron. Inst. Netherlands 19, 421 (1968).
28. H. Hirashita and H. Yan, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 394 (2), 1061 (2009). DOI:10.1111/j.1365-2966.2009.14405.x
29. Y. Ita, T. Onaka, D. Kato, et al., Publ. Astron. Soc. Japan 60, S435 (2008). DOI:10.1093/pasj/60.sp2.S435
30. A. P. Jones, A.G.G.M. Tielens, and D. J. Hollenbach, Astrophys. J. 469, 740 (1996). DOI:10.1086/177823
31. N. S. Kardashev, I. D. Novikov, V. N. Lukash, et al., Physics-Uspekhi 57 (12), article id. 1199–1228 (2014). DOI:10.3367/UFNe.0184.201412c.1319
32. D. Kato, Y. Ita, T. Onaka, et al., Astron. J. 144 (6), article id. 179 (2012). DOI:10.1088/0004-6256/144/6/179
33. F. Kirchschlager, L. Mattsson, and F. A. Gent, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 509 (3), 3218 (2022). DOI:10.1093/mnras/stab3059
34. B.-C. Koo, J.-J. Lee, I.-G. Jeong, et al., Astrophys. J. 821 (1), article id. 20 (2016). DOI:10.3847/0004-637X/821/1/20
35. V. V. Korolev, E. O. Vasiliev, I. G. Kovalenko, and Y. A. Shchekinov, Astronomy Reports 59 (7), 690 (2015). DOI:10.1134/S1063772915070057
36. A. Laor and B. T. Draine, Astrophys. J. 402, 441 (1993). DOI:10.1086/172149
37. H.-G. Lee, D.-S. Moon, B.-C. Koo, et al., Astrophys. J. 740 (1), article id. 31 (2011). DOI:10.1088/0004-637X/740/1/31
38. G. M. Lewis and P. H. Austin, in Proc. 11th Conference on Atmospheric Radiation (Ogden, USA, 3-7 June), American Meteorological Society Conference Series, Eds. G. Smith & J. Brodie (Boston, Mass., 2002), pp. 123-126 (online at https://ams.confex.com/ams/pdfpapers/42772.pdf
39. S. Martínez-González, R. Wünsch, S. Silich, et al., Astrophys. J. 887 (2), article id. 198 (2019). DOI:10.3847/1538-4357/ab571b
40. J. S. Mathis, W. Rumpl, and K. H. Nordsieck, Astrophys. J. 217, 425 (1977). DOI:10.1086/155591
41. M. Matsuura, V. Ayley, H. Chawner, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 513 (1), 1154 (2022). DOI:10.1093/mnras/stac583
42. M. Matsuura, E. Dwek, M. J. Barlow, et al., Astrophys. J. 800 (1), article id. 50 (2015). DOI:10.1088/0004-637X/800/1/50
43. M. Matsuura, E. Dwek, M. Meixner, et al., Science 333 (6047), 1258 (2011). DOI:10.1126/science.1205983
44. L. Mattsson, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 414 (1), 781 (2011). DOI:10.1111/j.1365-2966.2011.18447.x
45. L. Mattsson, Research Notes of the American Astronomical Society 5 (12), 288 (2021). DOI:10.3847/2515-5172/ac460d
46. C. McKee, Proc. IAU Symp. No. 135, Ed. by L. J. Allamandola and A. G. G. M. Tielens (Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 1989), p. 431.
47. E. R. Micelotta, E. Dwek, and J. D. Slavin, Astron. and Astrophys. 590, id. A65 (2016). DOI:10.1051/0004-6361/201527350
48. A. Mignone, M. Flock, and B. Vaidya, Astrophys. J. Suppl. 244 (2), article id. 38 (2019). DOI:10.3847/1538-4365/ab4356
49. D. Milisavljevic, T. Temim, I. De Looze, et al., Astrophys. J. 965 (2), id. L27 (2024). DOI:10.3847/2041-8213/ad324b
50. M. J. Millard, A. P. Ravi, J. Rho, and S. Park, Astrophys. J. Suppl. 257 (2), id. 36 (2021). DOI:10.3847/1538-4365/ac1d4a
51. E. R. Moseley, R. Teyssier, and B. T. Draine, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 518 (2), 2825 (2023). DOI:10.1093/mnras/stac3231
52. M. Niculescu-Duvaz, M. J. Barlow, A. Bevan, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 504 (2), 2133 (2021). DOI:10.1093/mnras/stab932
53. I. D. Novikov, S. F. Likhachev, Y. A. Shchekinov, et al., Physics-Uspekhi 64 (4), 386 (2021). DOI:10.3367/UFNe.2020.12.038898
54. T. Nozawa, T. Kozasa, H. Umeda, et al., Astrophys. J. 598 (2), 785 (2003). DOI:10.1086/379011
55. J. Ostriker and J. Silk, Astrophys. J. 184, L113 (1973). DOI:10.1086/181301
56. C. Péroux, A. De Cia, and J. C. Howk, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 522 (4), 4852 (2023). DOI:10.1093/mnras/stad1235
57. D. Pinheiro Gonçalves, A. Noriega-Crespo, R. Paladini, et al., Astron. J. 142 (2), article id. 47 (2011). DOI:10.1088/0004-6256/142/2/47
58. F. D. Priestley, H. Chawner, M. J. Barlow, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 516 (2), 2314 (2022). DOI:10.1093/mnras/stac2408
59. J. Rho, T. Kozasa, W. T. Reach, et al., Astrophys. J. 673 (1), 271 (2008). DOI:10.1086/523835
60. J. M. Saken, R. A. Fesen, and J. M. Shull, Astrophys. J. Suppl. 81, 715 (1992). DOI:10.1086/191703
61. K. M. Sandstrom, A. D. Bolatto, S. Stanimirović, et al., Astrophys. J. 696 (2), 2138 (2009). DOI:10.1088/0004-637X/696/2/2138
62. A. Sarangi and I. Cherchneff, Astron. and Astrophys. 575, id. A95 (2015). DOI:10.1051/0004-6361/201424969
63. J. Y. Seok, B.-C. Koo, and H. Hirashita, Astrophys. J. 807 (1), article id. 100 (2015). DOI:10.1088/0004-637X/807/1/100
64. J. Y. Seok, B.-C. Koo, and T. Onaka, Astrophys. J. 779 (2), article id. 134 (2013). DOI:10.1088/0004-637X/779/2/134
65. J. D. Slavin, E. Dwek, M.-M. Mac Low, and A. S. Hill, Astrophys. J. 902 (2), id. 135 (2020). DOI:10.3847/1538-4357/abb5a4
66. J. D. Slavin, R. K. Smith, A. Foster, et al., Astrophys. J. 846 (1), article id. 77 (2017). DOI:10.3847/1538-4357/aa8552
67. A. Sluder, M. Milosavljević, and M. H. Montgomery, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 480 (4), 5580 (2018). DOI:10.1093/mnras/sty2060
68. R. K. Smith, L. G. Krzewina, D. P. Cox, et al., Astrophys. J. 473, 864 (1996). DOI:10.1086/178198
69. S. Stanimirović, A. D. Bolatto, K. Sandstrom, et al., Astrophys. J. 632 (2), L103 (2005). DOI:10.1086/497985
70. T. Temim and E. Dwek, Astrophys. J. 774 (1), article id. 8 (2013). DOI:10.1088/0004-637X/774/1/8
71. P. Todini and A. Ferrara, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 325 (2), 726 (2001). DOI:10.1046/j.1365-8711.2001.04486.x
72. E. Toro, Riemann Solvers and Numerical Methods for Fluid Dynamics: A Practical Introduction (Springer Berlin, Heidelberg, 2009). DOI:10.1007/b79761
73. E. O. Vasiliev, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 414 (4), 3145 (2011). DOI:10.1111/j.1365-2966.2011.18623.x
74. E. O. Vasiliev, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 431 (1), 638 (2013). DOI:10.1093/mnras/stt189
75. E. O. Vasiliev, A. V. Moiseev, and Y. A. Shchekinov, Baltic Astronomy 24, 213 (2015). DOI:10.1515/astro-2017-0222
76. E. O. Vasiliev and Y. A. Shchekinov, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 527 (3), 8755 (2024a). DOI:10.1093/mnras/stad3820
77. E. O. Vasiliev and Y. A. Shchekinov, Astrophysical Bulletin 79 (1), 60 (2024b). DOI:10.1134/S1990341323600242
78. Y. Wang, B. Bao, C. Yang, and L. Zhang, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 478 (3), 2948 (2018). DOI:10.1093/mnras/sty1275
79. R.Wesson and A. Bevan, Astrophys. J. 923 (2), id. 148 (2021). DOI:10.3847/1538-4357/ac2eb8
80. B. J. Williams, K. J. Borkowski, S. P. Reynolds, et al., Astrophys. J. 652 (1), L33 (2006). DOI:10.1086/509876
81. K. Yamada and T. Kitayama, Publ. Astron. Soc. Japan 57, 611 (2005). DOI:10.1093/pasj/57.4.611
82. A. Youdin and A. Johansen, Astrophys. J. 662 (1), 613 (2007). DOI:10.1086/516729
83. S. Zhukovska, H. P. Gail, and M. Trieloff, Astron. and Astrophys. 479 (2), 453 (2008). DOI:10.1051/0004-6361:20077789
2. M. J. Baines, I. P. Williams, and A. S. Asebiomo, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 130, 63 (1965). DOI:10.1093/mnras/130.1.63
3. M. J. Barlow, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 183, 367 (1978). DOI:10.1093/mnras/183.3.367
4. M. J. Barlow, O. Krause, B. M. Swinyard, et al., Astron. and Astrophys. 518, id. L138 (2010). DOI:10.1051/0004-6361/201014585
5. M. Bocchio, A. P. Jones, and J. D. Slavin, Astron. and Astrophys. 570, id. A32 (2014). DOI:10.1051/0004-6361/201424368
6. M. Bocchio, S. Marassi, R. Schneider, et al., Astron. and Astrophys. 587, id. A157 (2016). DOI:10.1051/0004-6361/201527432
7. K. J. Borkowski and E. Dwek, Astrophys. J. 454, 254 (1995). DOI:10.1086/176480
8. H. Chawner, H. L. Gomez, M. Matsuura, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 493 (2), 2706 (2020). DOI:10.1093/mnras/staa221
9. H. Chawner, K. Marsh, M. Matsuura, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 483 (1), 70 (2019). DOI:10.1093/mnras/sty2942
10. L. R. Corrales, J. García, J. Wilms, and F. Baganoff, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 458 (2), 1345 (2016). DOI:10.1093/mnras/stw376
11. I. De Looze, M. J. Barlow, R. Bandiera, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 488 (1), 164 (2019). DOI:10.1093/mnras/stz1533
12. I. De Looze, M. J. Barlow, B. M. Swinyard, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 465 (3), 3309 (2017). DOI:10.1093/mnras/stw2837
13. S. Y. Dedikov and E. O. Vasiliev, New Astronomy 114, id. 102293 (2025). DOI:10.1016/j.newast.2024.102293
14. B. T. Draine, ASP Conf. Ser. 414, 453 (2009). 15. B. T. Draine and N. Anderson, Astrophys. J. 292, 494 (1985). DOI:10.1086/163181
16. B. T. Draine and H. M. Lee, Astrophys. J. 285, 89 (1984). DOI:10.1086/162480
17. B. T. Draine and A. Li, Astrophys. J. 657 (2), 810 (2007). DOI:10.1086/511055
18. B. T. Draine and E. E. Salpeter, Astrophys. J. 231, 438 (1979a). DOI:10.1086/157206
19. B. T. Draine and E. E. Salpeter, Astrophys. J. 231, 77 (1979b). DOI:10.1086/157165
20. S. A. Drozdov, Astrophysics 64 (1), 126 (2021). DOI:10.1007/s10511-021-09674-3
21. E. Dwek, Astrophys. J. 322, 812 (1987). DOI:10.1086/165774
22. E. Dwek and R. G. Arendt, Annual Rev. Astron. Astrophys. 30, 11 (1992). DOI:10.1146/annurev.aa.30.090192.000303
23. E. Dwek, R. Petre, A. Szymkowiak, and W. L. Rice, Astrophys. J. 320, L27 (1987). DOI:10.1086/184971
24. P. S. Epstein, Physical Review 23 (6), 710 (1924). DOI:10.1103/PhysRev.23.710
25. F. Galliano, Habilitation Thesis, (Université Paris-Saclay, 2022). DOI:10.48550/arXiv.2202.01868
26. H. L. Gomez, O. Krause, M. J. Barlow, et al., Astrophys. J. 760 (1), article id. 96 (2012). DOI:10.1088/0004-637X/760/1/96
27. H. J. Habing, Bull. Astron. Inst. Netherlands 19, 421 (1968).
28. H. Hirashita and H. Yan, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 394 (2), 1061 (2009). DOI:10.1111/j.1365-2966.2009.14405.x
29. Y. Ita, T. Onaka, D. Kato, et al., Publ. Astron. Soc. Japan 60, S435 (2008). DOI:10.1093/pasj/60.sp2.S435
30. A. P. Jones, A.G.G.M. Tielens, and D. J. Hollenbach, Astrophys. J. 469, 740 (1996). DOI:10.1086/177823
31. N. S. Kardashev, I. D. Novikov, V. N. Lukash, et al., Physics-Uspekhi 57 (12), article id. 1199–1228 (2014). DOI:10.3367/UFNe.0184.201412c.1319
32. D. Kato, Y. Ita, T. Onaka, et al., Astron. J. 144 (6), article id. 179 (2012). DOI:10.1088/0004-6256/144/6/179
33. F. Kirchschlager, L. Mattsson, and F. A. Gent, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 509 (3), 3218 (2022). DOI:10.1093/mnras/stab3059
34. B.-C. Koo, J.-J. Lee, I.-G. Jeong, et al., Astrophys. J. 821 (1), article id. 20 (2016). DOI:10.3847/0004-637X/821/1/20
35. V. V. Korolev, E. O. Vasiliev, I. G. Kovalenko, and Y. A. Shchekinov, Astronomy Reports 59 (7), 690 (2015). DOI:10.1134/S1063772915070057
36. A. Laor and B. T. Draine, Astrophys. J. 402, 441 (1993). DOI:10.1086/172149
37. H.-G. Lee, D.-S. Moon, B.-C. Koo, et al., Astrophys. J. 740 (1), article id. 31 (2011). DOI:10.1088/0004-637X/740/1/31
38. G. M. Lewis and P. H. Austin, in Proc. 11th Conference on Atmospheric Radiation (Ogden, USA, 3-7 June), American Meteorological Society Conference Series, Eds. G. Smith & J. Brodie (Boston, Mass., 2002), pp. 123-126 (online at https://ams.confex.com/ams/pdfpapers/42772.pdf
39. S. Martínez-González, R. Wünsch, S. Silich, et al., Astrophys. J. 887 (2), article id. 198 (2019). DOI:10.3847/1538-4357/ab571b
40. J. S. Mathis, W. Rumpl, and K. H. Nordsieck, Astrophys. J. 217, 425 (1977). DOI:10.1086/155591
41. M. Matsuura, V. Ayley, H. Chawner, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 513 (1), 1154 (2022). DOI:10.1093/mnras/stac583
42. M. Matsuura, E. Dwek, M. J. Barlow, et al., Astrophys. J. 800 (1), article id. 50 (2015). DOI:10.1088/0004-637X/800/1/50
43. M. Matsuura, E. Dwek, M. Meixner, et al., Science 333 (6047), 1258 (2011). DOI:10.1126/science.1205983
44. L. Mattsson, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 414 (1), 781 (2011). DOI:10.1111/j.1365-2966.2011.18447.x
45. L. Mattsson, Research Notes of the American Astronomical Society 5 (12), 288 (2021). DOI:10.3847/2515-5172/ac460d
46. C. McKee, Proc. IAU Symp. No. 135, Ed. by L. J. Allamandola and A. G. G. M. Tielens (Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 1989), p. 431.
47. E. R. Micelotta, E. Dwek, and J. D. Slavin, Astron. and Astrophys. 590, id. A65 (2016). DOI:10.1051/0004-6361/201527350
48. A. Mignone, M. Flock, and B. Vaidya, Astrophys. J. Suppl. 244 (2), article id. 38 (2019). DOI:10.3847/1538-4365/ab4356
49. D. Milisavljevic, T. Temim, I. De Looze, et al., Astrophys. J. 965 (2), id. L27 (2024). DOI:10.3847/2041-8213/ad324b
50. M. J. Millard, A. P. Ravi, J. Rho, and S. Park, Astrophys. J. Suppl. 257 (2), id. 36 (2021). DOI:10.3847/1538-4365/ac1d4a
51. E. R. Moseley, R. Teyssier, and B. T. Draine, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 518 (2), 2825 (2023). DOI:10.1093/mnras/stac3231
52. M. Niculescu-Duvaz, M. J. Barlow, A. Bevan, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 504 (2), 2133 (2021). DOI:10.1093/mnras/stab932
53. I. D. Novikov, S. F. Likhachev, Y. A. Shchekinov, et al., Physics-Uspekhi 64 (4), 386 (2021). DOI:10.3367/UFNe.2020.12.038898
54. T. Nozawa, T. Kozasa, H. Umeda, et al., Astrophys. J. 598 (2), 785 (2003). DOI:10.1086/379011
55. J. Ostriker and J. Silk, Astrophys. J. 184, L113 (1973). DOI:10.1086/181301
56. C. Péroux, A. De Cia, and J. C. Howk, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 522 (4), 4852 (2023). DOI:10.1093/mnras/stad1235
57. D. Pinheiro Gonçalves, A. Noriega-Crespo, R. Paladini, et al., Astron. J. 142 (2), article id. 47 (2011). DOI:10.1088/0004-6256/142/2/47
58. F. D. Priestley, H. Chawner, M. J. Barlow, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 516 (2), 2314 (2022). DOI:10.1093/mnras/stac2408
59. J. Rho, T. Kozasa, W. T. Reach, et al., Astrophys. J. 673 (1), 271 (2008). DOI:10.1086/523835
60. J. M. Saken, R. A. Fesen, and J. M. Shull, Astrophys. J. Suppl. 81, 715 (1992). DOI:10.1086/191703
61. K. M. Sandstrom, A. D. Bolatto, S. Stanimirović, et al., Astrophys. J. 696 (2), 2138 (2009). DOI:10.1088/0004-637X/696/2/2138
62. A. Sarangi and I. Cherchneff, Astron. and Astrophys. 575, id. A95 (2015). DOI:10.1051/0004-6361/201424969
63. J. Y. Seok, B.-C. Koo, and H. Hirashita, Astrophys. J. 807 (1), article id. 100 (2015). DOI:10.1088/0004-637X/807/1/100
64. J. Y. Seok, B.-C. Koo, and T. Onaka, Astrophys. J. 779 (2), article id. 134 (2013). DOI:10.1088/0004-637X/779/2/134
65. J. D. Slavin, E. Dwek, M.-M. Mac Low, and A. S. Hill, Astrophys. J. 902 (2), id. 135 (2020). DOI:10.3847/1538-4357/abb5a4
66. J. D. Slavin, R. K. Smith, A. Foster, et al., Astrophys. J. 846 (1), article id. 77 (2017). DOI:10.3847/1538-4357/aa8552
67. A. Sluder, M. Milosavljević, and M. H. Montgomery, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 480 (4), 5580 (2018). DOI:10.1093/mnras/sty2060
68. R. K. Smith, L. G. Krzewina, D. P. Cox, et al., Astrophys. J. 473, 864 (1996). DOI:10.1086/178198
69. S. Stanimirović, A. D. Bolatto, K. Sandstrom, et al., Astrophys. J. 632 (2), L103 (2005). DOI:10.1086/497985
70. T. Temim and E. Dwek, Astrophys. J. 774 (1), article id. 8 (2013). DOI:10.1088/0004-637X/774/1/8
71. P. Todini and A. Ferrara, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 325 (2), 726 (2001). DOI:10.1046/j.1365-8711.2001.04486.x
72. E. Toro, Riemann Solvers and Numerical Methods for Fluid Dynamics: A Practical Introduction (Springer Berlin, Heidelberg, 2009). DOI:10.1007/b79761
73. E. O. Vasiliev, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 414 (4), 3145 (2011). DOI:10.1111/j.1365-2966.2011.18623.x
74. E. O. Vasiliev, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 431 (1), 638 (2013). DOI:10.1093/mnras/stt189
75. E. O. Vasiliev, A. V. Moiseev, and Y. A. Shchekinov, Baltic Astronomy 24, 213 (2015). DOI:10.1515/astro-2017-0222
76. E. O. Vasiliev and Y. A. Shchekinov, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 527 (3), 8755 (2024a). DOI:10.1093/mnras/stad3820
77. E. O. Vasiliev and Y. A. Shchekinov, Astrophysical Bulletin 79 (1), 60 (2024b). DOI:10.1134/S1990341323600242
78. Y. Wang, B. Bao, C. Yang, and L. Zhang, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 478 (3), 2948 (2018). DOI:10.1093/mnras/sty1275
79. R.Wesson and A. Bevan, Astrophys. J. 923 (2), id. 148 (2021). DOI:10.3847/1538-4357/ac2eb8
80. B. J. Williams, K. J. Borkowski, S. P. Reynolds, et al., Astrophys. J. 652 (1), L33 (2006). DOI:10.1086/509876
81. K. Yamada and T. Kitayama, Publ. Astron. Soc. Japan 57, 611 (2005). DOI:10.1093/pasj/57.4.611
82. A. Youdin and A. Johansen, Astrophys. J. 662 (1), 613 (2007). DOI:10.1086/516729
83. S. Zhukovska, H. P. Gail, and M. Trieloff, Astron. and Astrophys. 479 (2), 453 (2008). DOI:10.1051/0004-6361:20077789
Far-infrared Emission of Late Supernova Remnant in an Inhomogeneous Medium
© 2025
S. A. Drozdov1*, S. Yu. Dedikov1**, and E. O. Vasiliev1***
1Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences, Moscow, 119991 Russia
*E-mail: sai.drozdov@gmail.com
**E-mail: s.dedikov@asc.rssi.ru
***E-mail: eugstar@mail.ru
*E-mail: sai.drozdov@gmail.com
**E-mail: s.dedikov@asc.rssi.ru
***E-mail: eugstar@mail.ru
The interstellar dust grains are swept up during the expansion of the supernova (SN) remnant, they penetrate behind the shock front, where they are heated and destroyed in the hot gas. This leads to a change in emissivity of such grains. In this work, we consider the evolution of the infrared (IR) luminosity of the SN remnant expanding into an inhomogeneous interstellar medium with log-normal distribution of the density fluctuations. The IR luminosity of the swept-up interstellar dust rapidly increases during the first several thousand years after the SN explosion, and reaches the maximumvalue. Afterwards, it decreases due to the destruction of the dust grains in hot gas and their declining emissivity in the cooling down gas of the shell. We show how the IR luminosity of dust in the SN remnant depends on the dispersion of the gas density in front of the SN shock front. We find that for the significant period of time (40–50 kyr) the maximum of the dust IR luminosity peaks at the range centered at 70 μm. Therefore, this band can be considered as the most optimal range for standing the late SN remnants. We illustrate that during evolution, the dust temperature changes from 70 to 20 K, and only slightly depends on the inhomogeneity of themedium. In the radiative phase, the strong emission lines of metal ions emerge above the dust continuum. Their luminosity rapidly increases and exceeds the dust continuum luminosity by 10–103 times. The point in time when the high luminosity in the lines is reached strongly depends on the inhomogeneity of the medium. We discuss possibilities for detection of the IR emission both in dust continuum and in lines. We expect that their ratios will allow to estimate the inhomogeneity of the medium, where the remnant is expanding.
Keywords:
galaxies: ISM—ISM: shells—shockwaves—supernova remnants
К содержанию номера