АСТРОФИЗИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ, 2026, том 81, № 3, страницы 427–443
ВЫСОКОСКОРОСТНЫЕ ПЫЛЕВЫЕ ЧАСТИЦЫ ОТ ВСПЫШКИ СВЕРХНОВОЙ
© 2026
Е. О. Васильев1*
1Физический институт им. П. Н. Лебедева Российской академии наук, Москва, 117997 Россия
*E-mail: eugstar@mail.ru
*E-mail: eugstar@mail.ru
УДК 524.352:524.57
Поступила в редакцию 7 мая 2026 года; после доработки 7 июля 2026 года; принята к публикации 22 июля 2026 года
Исследование метеора, вошедшего в земную атмосферу со скоростью более \(300~км\,с^{-1}\) (он был открыт Афанасьевым и др. в 2007 году), позволило рассмотреть эволюцию пылевых частиц, образовавшихся при вспышке сверхновой (СН) на стадии свободного разлета, а также возможность сохранения ими высокой скорости, полученной от газа при формировании. С помощью одномерного сферически-симметричного лагранжева подхода изучена динамика этих частиц при взаимодействии СН с окружающим межзвездным газом. В результате обнаружено, что частицы размером больше 0.3 мкм могут пересекать фронт головной ударной волны СНи достигать окружающей межзвездной среды.При этом они разрушаются неэффективно, поэтому их размеры остаются близкими к исходным. В диффузном межзвездном газе c плотностью меньше \(1\;см^{-3}\) частицы крупнее 1 мкм движутся со скоростью около 1–2 тысяч км \(с^{-1}\) и за десятки тысяч лет распространяются на расстояния свыше 40–90 пк от места взрыва СН. В плотной среде перенос пылевых частиц существенно подавляется: даже крупные из них не преодолевают расстояние, превышающее текущий размер остатка СН более чем на 50%. Пылевые частицы, образовавшиеся вблизи границы ядра эжекты СН в менее массивных выбросах, способны достигать больших расстояний. Таким образом, высокоскоростные частицы, по-видимому, образуются в этой области при массе эжекты менее \(3\,M_\odot\) в остатке СН, эволюционирующем в диффузном газе с плотностью меньше чем \(1\,см^{-3}\). В статье обсуждаются возможные следствия для переноса пыли из галактических дисков.
Ключевые слова:
ударные волны — МЗС: остатки сверхновых — МЗС: пыль
ФинансированиеСписок литературы
Данная работа финансировалась за счет средств бюджета института (учреждения, организации). Никаких дополнительных грантов на проведение или руководство данным конкретным исследованием получено не было.
Список литературы
1. V. L. Afanasiev, V. V. Kalenichenko, andь I. D. Karachentsev, Astrophysical Bulletin 62 (4), 301 (2007). DOI:10.1134/S1990341307040013
2. A. Aguirre, L. Hernquist, N. Katz, et al., Astrophys. J. 556 (1), L11 (2001). DOI:10.1086/322860
3. L. W. Alvarez, W. Alvarez, F. Asaro, and H. V. Michel, Science 208 (4448), 1095 (1980). DOI:10.1126/science.208.4448.1095
4. M. C. Anderson, T. W. Jones, L. Rudnick, et al., Astrophys. J. 421, L31 (1994). DOI:10.1086/187180
5. L. R. Baalmann, T. Janisch, S. Hunziker, et al., Astron. and Astrophys. 698, id. A138 (2025). DOI:10.1051/0004-6361/202453532
6. W. J. Baggaley, Journal Geophysical Research 105 (A5), 10353 (2000). DOI:10.1029/1999JA900383
7. W. J. Baggaley, Earth Moon and Planets 95 (1-4), 197 (2004). DOI:10.1007/s11038-005-9039-5
8. 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
9. A. Bevan, M. J. Barlow, and D. Milisavljevic, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 465 (4), 4044 (2017). DOI:10.1093/mnras/stw2985
10. S. Bianchi and R. Schneider, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 378 (3), 973 (2007). DOI:10.1111/j.1365-2966.2007.11829.x
11. J.-P. Bibring and C. J. Cesarsky, in Proc. 17th Intern. Cosmic Ray Conference, Paris, France, Ed. by W. L. Harper, R. Stalnaker, G. Pearce (Commis. Energ. Atomique, Saclay, 1981), p. 289.
12. R. Bingham and V. N. Tsytovich, Astroparticle Physics 12 (1-2), 35 (1999). DOI:10.1016/S0927-6505(99)00015-8
13. C. Biscaro and I. Cherchneff, Astron. and Astrophys. 564, id. A25 (2014). DOI:10.1051/0004-6361/201322932
14. C. Biscaro and I. Cherchneff, Astron. and Astrophys. 589, id. A132 (2016). DOI:10.1051/0004-6361/201527769
15. M. Bocchio, S. Marassi, R. Schneider, et al., Astron. and Astrophys. 587, id. A157 (2016). DOI:10.1051/0004-6361/201527432
16. R. L. Bowers and J. R. Wilson, Numerical Modeling in Applied Physics and Astrophysics (Jones and Bartlett, Boston, 1991).
17. D. Breitschwerdt, M. A. de Avillez, J. Feige, and C. Dettbarn, Astronomische Nachrichten 333 (5–6), 486 (2012). DOI:10.1002/asna.201211692
18. D. Breitschwerdt, J. Feige, M. M. Schulreich, et al., Nature 532 (7597), 73 (2016). DOI:10.1038/nature17424
19. C. J. Cesarsky and J.-P. Bibring, Proc. IAU Symp. No. 94, Ed. by G. Setti, G. Spada, and A. W. Wolfendale, (Reidel Publishing Co., Dordrecht, 1981), p. 361.
20. I. Cherchneff, EAS Publications Series, 60, 175 (2013). DOI:10.1051/eas/1360020
21. I. Cherchneff and E. Dwek, Astrophys. J. 703 (1), 642 (2009). DOI:10.1088/0004-637X/703/1/642
22. I. Cherchneff and E. Dwek, Astrophys. J. 713 (1), 1 (2010). DOI:10.1088/0004-637X/713/1/1
23. I. Cherchneff and A. Sarangi, Proc. IAU Symp. No. 280, Ed. by J. Cernicharo and R. Bachiller, (Cambridge University Press, Cambridge, 2011), p. 228.
24. R. A. Chevalier and R. P. Kirshner, Astrophys. J. 233, 154 (1979). DOI:10.1086/157377
25. D. F. Cioffi, C. F. McKee, and E. Bertschinger, Astrophys. J. 334, 252 (1988). DOI:10.1086/166834
26. P. Cristofari and V. Tatischeff, in Proc. Ann. Meet. French Soc. Astron. and Astrophys. (SF2A-2024), Marseille, France, 2024, Ed. by M. Béthermin, K. Baillié, N. Lagarde, et al. (online at https://sf2a.eu/proceedings/2024/book.pdf, 2024), p. 229.
27. 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
28. D. Docenko and R. A. Sunyaev, Astron. and Astrophys. 509, id. A59 (2010). DOI:10.1051/0004-6361/200810366
29. B. T. Draine, ASP Conf. Ser., 414, 453 (2009a). DOI:10.48550/arXiv.0903.1658
30. B. T. Draine, Space Science Reviews 143 (1-4), 333 (2009b). DOI:10.1007/s11214-008-9411-7
31. B. T. Draine and E. E. Salpeter, Astrophys. J. 231, 438 (1979a). DOI:10.1086/157206
32. B. T. Draine and E. E. Salpeter, Astrophys. J. 231, 77 (1979b). DOI:10.1086/157165
33. E. Dwek, Astrophys. J. 825 (2), article id. 136 (2016). DOI:10.3847/0004-637X/825/2/136
34. E. Dwek, S. M. Foster, and O. Vancura, Astrophys. J. 457, 244 (1996). DOI:10.1086/176725
35. J. Ellis, B. D. Fields, and D. N. Schramm, Astrophys. J. 470, 1227 (1996). DOI:10.1086/177945
36. J. Ellis and D. N. Schramm, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 92 (1), 235 (1995). DOI:10.1073/pnas.92.1.235
37. D. C. Ellison, L. O. Drury, and J.-P. Meyer, Astrophys. J. 487 (1), 197 (1997). DOI:10.1086/304580
38. P. S. Epstein, Physical Review 23 (6), 710 (1924). DOI:10.1103/PhysRev.23.710
39. R. I. Epstein, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 193, 723 (1980). DOI:10.1093/mnras/193.4.723
40. J. Feige, A. Wallner, R. Altmeyer, et al., Physical Review Letters 121 (22), id. 221103 (2018). DOI:10.1103/PhysRevLett.121.221103
41. A. Ferrara and R.-J. Dettmar, Astrophys. J. 427, 155 (1994). DOI:10.1086/174128
42. A. Ferrara, F. Ferrini, B. Barsella, and S. Aiello, Astron. and Astrophys. 240, 259 (1990)
43. R. A. Fesen, J. A. Zastrow, M. C. Hammell, et al., Astrophys. J. 736 (2), id. 109 (2011). DOI:10.1088/0004-637X/736/2/109
44. B. Fields, J. R. Ellis, W. R. Binns, et al., Bull. Amer. Astron. Soc. 51 (3), id. 410 (2019). DOI:10.48550/arXiv.1903.04589
45. B. J. Fry, B. D. Fields, and J. R. Ellis, Astrophys. J. 894 (2), id. 109 (2020). DOI:10.3847/1538-4357/ab86bf
46. C. Gall, J. Hjorth, D. Watson, et al., Nature 511 (7509), 326 (2014). DOI:10.1038/nature13558
47. D. P. Galligan and W. J. Baggaley, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 359 (2), 551 (2005). DOI:10.1111/j.1365-2966.2005.08918.x
48. E. A. Godenko and V. V. Izmodenov, Advances in Space Research 72 (11), 5142 (2023). DOI:10.1016/j.asr.2023.09.016
49. H. Hirashita and A. K. Inoue, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 487 (1), 961 (2019). DOI:10.1093/mnras/stz1348
50. H. Hirashita and H. Yan, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 394 (2), 1061 (2009). DOI:10.1111/j.1365-2966.2009.14405.x
51. T. Hoang, A. Lazarian, and R. Schlickeiser, Astrophys. J. 806 (2), article id. 255 (2015). DOI:10.1088/0004-637X/806/2/255
52. A. K. Inoue and H. Kamaya, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 341 (3), L7 (2003).DOI:10.1046/j.1365-8711.2003.06619.x
53. A. V. Ivlev, M. Padovani, D. Galli, and P. Caselli, Astrophys. J. 812 (2), article id. 135 (2015). DOI:10.1088/0004-637X/812/2/135
54. R. K. Janev, Y. V. Ralchenko, T. Kenmotsu, and K. Hosaka, Journal of Nuclear Materials 290-293, 104 (2001). DOI:10.1016/S0022-3115(00)00612-7
55. A. P. Jones, A.G.G.M. Tielens, and D. J. Hollenbach, Astrophys. J. 469, 740 (1996). DOI:10.1086/177823
56. I. D. Karachentsev and D. A.Makarov, Astron. J. 111, 794 (1996). DOI:10.1086/117825
57. F. Kirchschlager, M. J. Barlow, and F. D. Schmidt, Astrophys. J. 893 (1), id. 70 (2020). DOI:10.3847/1538-4357/ab7db8
58. F. Kirchschlager, F. D. Schmidt, M. J. Barlow, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 489 (4), 4465 (2019). DOI:10.1093/mnras/stz2399
59. K. Knie, G. Korschinek, T. Faestermann, et al., Physical Review Letters 93 (17), id. 171103 (2004). DOI:10.1103/PhysRevLett.93.171103
60. C. S. Kochanek, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 444 (3), 2043 (2014). DOI:10.1093/mnras/stu1559
61. L. V. Kostyukova, V. V. Prudskikh, and Y. A. Shchekinov, Astronomy Reports 54 (1), 48 (2010). DOI:10.1134/S1063772910010063
62. T. Kozasa, H. Hasegawa, and K. Nomoto, Astrophys. J. 344, 325 (1989). DOI:10.1086/167801
63. T. Kozasa, T. Nozawa, N. Tominaga, et al., ASP Conf. Ser., 414, 43 (2009).
64. H. Kru¨ ger, P. Strub, E. Gru¨ n, and V. J. Sterken, Astrophys. J. 812 (2), article id. 139 (2015). DOI:10.1088/0004-637X/812/2/139
65. W. Kundt, Proc.Workshop on Supernova Shells and Their Birth Events, Physikzentrum Bad Honnef, Germany, 1988, Eds. by W. Kundt 316 (Springer-Verlag, Berlin, 1988), p. 1–14.
66. M. Landgraf, W. J. Baggaley, E. Gru¨ n, et al., Journal of Geophysical Research 105 (A5), 10343 (2000). DOI:10.1029/1999JA900359
67. A. Lazarian and H. Yan, Astrophys. J. 566 (2), L105 (2002). DOI:10.1086/339675
68. J.-J. Lee, S. Park, J. P. Hughes, and P. O. Slane, Astrophys. J. 789 (1), article id. 7 (2014). DOI:10.1088/0004-637X/789/1/7
69. T. Matheson, A. V. Filippenko, L. C. Ho, et al., Astron. J. 120 (3), 1499 (2000). DOI:10.1086/301519
70. L. Mattsson and R. Hedvall, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 509 (3), 3660 (2022). DOI:10.1093/mnras/stab3216
71. C. F. McKee, D. J. Hollenbach, G. C. Seab, and A. G. G. M. Tielens, Astrophys. J. 318, 674 (1987). DOI:10.1086/165403
72. A. L. Melott, B. C. Thomas, M. Kachelrieß, et al., Astrophys. J. 840 (2), article id. 105 (2017). DOI:10.3847/1538-4357/aa6c57
73. E. R. Micelotta, E.Dwek, and J.D. Slavin, Astron. and Astrophys. 590, id. A65 (2016). DOI:10.1051/0004-6361/201527350
74. E. R. Moseley, R. Teyssier, and B. T. Draine, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 518 (2), 2825 (2023). DOI:10.1093/mnras/stac3231
75. M. S. Murga, D. S. Wiebe, E. E. Sivkova, and V. V. Akimkin, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 488 (1), 965 (2019). DOI:10.1093/mnras/stz1724
76. N. Murray, J. C. Weingartner, and C. Capobianco, Astrophys. J. 600 (2), 804 (2004). DOI:10.1086/380117
77. B. B. Nath, T. Laskar, and J. M. Shull, Astrophys. J. 682 (2), 1055 (2008). DOI:10.1086/589224
78. T. Nozawa, T. Kozasa, and A. Habe, Astrophys. J. 648 (1), 435 (2006). DOI:10.1086/505639
79. T. Nozawa, T. Kozasa, A. Habe, et al., Astrophys. J. 666 (2), 955 (2007). DOI:10.1086/520621
80. T. Nozawa, T. Kozasa, H. Umeda, et al., Astrophys. J. 598 (2), 785 (2003). DOI:10.1086/379011
81. V. Prudskikh and Y. A. Shchekinov, Physics Letters A 372 (15), 2671 (2008). DOI:10.1016/j.physleta.2007.12.061
82. T. Rauscher, A. Heger, R. D. Hoffman, and S. E. Woosley, Astrophys. J. 576 (1), 323 (2002). DOI:10.1086/341728
83. A. Sarangi and I. Cherchneff, Astron. and Astrophys. 575, id. A95 (2015). DOI:10.1051/0004-6361/201424969
84. J. M. Scalo, P. K. Haff, Z. E. Switkowski, and T. A. Tombrello, Physics Letters B 70 (1), 137 (1977). DOI:10.1016/0370-2693(77)90362-8
85. M. M. Schulreich, D. Breitschwerdt, J. Feige, and C. Dettbarn, Astron. and Astrophys. 604, id. A81 (2017). DOI:10.1051/0004-6361/201629837
86. M. M. Schulreich, D. Breitschwerdt, J. Feige, and C. Dettbarn, Galaxies 6 (1), id. 26 (2018). DOI:10.3390/galaxies6010026
87. M. Sharma, B. B. Nath, and Y. Shchekinov, Astrophys. J. 736 (2), article id. L27 (2011). DOI:10.1088/2041-8205/736/2/L27
88. Y. Shchekinov, Astronomical and Astrophysical Transactions 26 (4), 227 (2007). DOI:10.1080/10556790601156667
89. Y. A. Shchekinov and B. Nath, Astrophys. and Space Sci. 335 (1), 207 (2011). DOI:10.1007/s10509-011-0640-y
90. Y. A. Shchekinov and B. B. Nath, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 2025 (11), id. 030 (2025). DOI:10.1088/1475-7516/2025/11/030
91. I. S. Shklovskij, Supernovae (Wiley, New York, 1969).
92. P. K. Shukla and R. Schlickeiser, Physics of Plasmas 10 (5), 1523 (2003). DOI:10.1063/1.1568119
93. J. M. Shull, Astrophys. J. 215, 805 (1977). DOI:10.1086/155417
94. B. M. Shustov and D. Z. Vibe, Astronomy Reports 39 (5), 578 (1995).
95. D. W. Silvia, B. D. Smith, and J. M. Shull, Astrophys. J. 715 (2), 1575 (2010). DOI:10.1088/0004-637X/715/2/1575
96. D. W. Silvia, B. D. Smith, and J. M. Shull, Astrophys. J. 748 (1), article id. 12 (2012). DOI:10.1088/0004-637X/748/1/12
97. A. Siraj and A. Loeb, Astrophys. J. 895 (2), id. L42 (2020a). DOI:10.3847/2041-8213/ab93d5
98. A. Siraj and A. Loeb, arXiv eprints astro/ph:2002.01476 (2020b). DOI:10.48550/arXiv.2002.01476
99. P. Slane, R. Ferrazzoli, P. Zhou, and J. Vink, Galaxies 12 (5), id. 59 (2024). DOI:10.3390/galaxies12050059
100. 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
101. J. D. Slavin, P. C. Frisch, H.-R. Müller, et al., Astrophys. J. 760 (1), article id. 46 (2012). DOI:10.1088/0004-637X/760/1/46
102. J. D. Slavin, A. P. Jones, and A. G. G. M. Tielens, Astrophys. J. 614 (2), 796 (2004). DOI:10.1086/423834
103. J. D. Slavin, R. K. Smith, A. Foster, et al., Astrophys. J. 846 (1), article id. 77 (2017). DOI:10.3847/1538-4357/aa8552
104. A. Sluder, M. Milosavljević, and M. H. Montgomery, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 480 (4), 5580 (2018). DOI:10.1093/mnras/sty2060
105. A. Socrates and B. T. Draine, Astrophys. J. 702 (1), L77 (2009). DOI:10.1088/0004-637X/702/1/L77
106. L. Spitzer, Physical Review 76 (4), 583 (1949). DOI:10.1103/PhysRev.76.583
107. J. Spyromilio, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 266, L61 (1994). DOI:10.1093/mnras/266.1.L61
108. R. A. Stathakis, M. A. Dopita, R. D. Cannon, and E. M. Sadler, in Proc. Tenth Santa Cruz Summer Workshop in Astronomy and Astrophysics on Supernovae, Lick Observatory, Santa-Cruz, 1989, Ed. by S. E. Woosley (Springer-Verlag, New York, 1991) p. 95.
109. V. J. Sterken, L. R. Baalmann, B. T. Draine, et al., Space Science Reviews 218 (8), id. 71 (2022). DOI:10.1007/s11214-022-00939-7
110. R. S. Sutherland and M. A. Dopita, Astrophys. J. 439, 381 (1995). DOI:10.1086/175181
111. A. D. Taylor, W. J. Baggaley, and D. I. Steel, Nature 380 (6572), 323 (1996). DOI:10.1038/380323a0
112. B. C. Thomas, E. E. Engler, M. Kachelrieß, et al., Astrophys. J. 826 (1), article id. L3 (2016). DOI:10.3847/2041-8205/826/1/L3
113. A. A. Thoul and D. H. Weinberg, Astrophys. J. 442, 480 (1995). DOI:10.1086/175455
114. A. G. G. M. Tielens, C. G. Seab, D. J. Hollenbach, and C. F. McKee, Astrophys. J. 319, L109 (1987). DOI:10.1086/184964
115. P. Todini and A. Ferrara, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 325 (2), 726 (2001). DOI:10.1046/j.1365-8711.2001.04486.x
116. J. K. Truelove and C. F. McKee, Astrophys. J. Suppl. 120 (2), 299 (1999). DOI:10.1086/313176
117. E. O. Vasiliev and Y. A. Shchekinov, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 527 (3), 8755 (2024). DOI:10.1093/mnras/stad3820
118. C.-Y. Wang and R. A. Chevalier, Astrophys. J. 574 (1), 155 (2002). DOI:10.1086/340795
119. S. Wang, A. Li, and B. W. Jiang, Astrophys. J. 811 (1), article id. 38 (2015). DOI:10.1088/0004-637X/811/1/38
120. K. Weiler, Supernovae and Gamma-Ray Bursters (Springer-Verlag, Berlin, 2003). DOI:10.1007/3-540-45863-8
121. J. C. Weingartner and B. T. Draine, Astrophys. J. Suppl. 134 (2), 263 (2001). DOI:10.1086/320852
122. R. Wesson, M. J. Barlow, M. Matsuura, and B. Ercolano, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 446 (2), 2089 (2015). DOI:10.1093/mnras/stu2250
123. B. Wolfe, P. M. Routly, A. S. Wightman, and L. Spitzer, Physical Review 79 (6), 1020 (1950). DOI:10.1103/PhysRev.79.1020
124. H. Yan, A. Lazarian, and B. T. Draine, Astrophys. J. 616 (2), 895 (2004). DOI:10.1086/425111
125. Y. B. Zel’dovich and Y. P. Raizer, Physics of Shock Waves and High-temperature Hydrodynamic Phenomena, Vol. 1 (Academic Press, New York, 1967).
2. A. Aguirre, L. Hernquist, N. Katz, et al., Astrophys. J. 556 (1), L11 (2001). DOI:10.1086/322860
3. L. W. Alvarez, W. Alvarez, F. Asaro, and H. V. Michel, Science 208 (4448), 1095 (1980). DOI:10.1126/science.208.4448.1095
4. M. C. Anderson, T. W. Jones, L. Rudnick, et al., Astrophys. J. 421, L31 (1994). DOI:10.1086/187180
5. L. R. Baalmann, T. Janisch, S. Hunziker, et al., Astron. and Astrophys. 698, id. A138 (2025). DOI:10.1051/0004-6361/202453532
6. W. J. Baggaley, Journal Geophysical Research 105 (A5), 10353 (2000). DOI:10.1029/1999JA900383
7. W. J. Baggaley, Earth Moon and Planets 95 (1-4), 197 (2004). DOI:10.1007/s11038-005-9039-5
8. 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
9. A. Bevan, M. J. Barlow, and D. Milisavljevic, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 465 (4), 4044 (2017). DOI:10.1093/mnras/stw2985
10. S. Bianchi and R. Schneider, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 378 (3), 973 (2007). DOI:10.1111/j.1365-2966.2007.11829.x
11. J.-P. Bibring and C. J. Cesarsky, in Proc. 17th Intern. Cosmic Ray Conference, Paris, France, Ed. by W. L. Harper, R. Stalnaker, G. Pearce (Commis. Energ. Atomique, Saclay, 1981), p. 289.
12. R. Bingham and V. N. Tsytovich, Astroparticle Physics 12 (1-2), 35 (1999). DOI:10.1016/S0927-6505(99)00015-8
13. C. Biscaro and I. Cherchneff, Astron. and Astrophys. 564, id. A25 (2014). DOI:10.1051/0004-6361/201322932
14. C. Biscaro and I. Cherchneff, Astron. and Astrophys. 589, id. A132 (2016). DOI:10.1051/0004-6361/201527769
15. M. Bocchio, S. Marassi, R. Schneider, et al., Astron. and Astrophys. 587, id. A157 (2016). DOI:10.1051/0004-6361/201527432
16. R. L. Bowers and J. R. Wilson, Numerical Modeling in Applied Physics and Astrophysics (Jones and Bartlett, Boston, 1991).
17. D. Breitschwerdt, M. A. de Avillez, J. Feige, and C. Dettbarn, Astronomische Nachrichten 333 (5–6), 486 (2012). DOI:10.1002/asna.201211692
18. D. Breitschwerdt, J. Feige, M. M. Schulreich, et al., Nature 532 (7597), 73 (2016). DOI:10.1038/nature17424
19. C. J. Cesarsky and J.-P. Bibring, Proc. IAU Symp. No. 94, Ed. by G. Setti, G. Spada, and A. W. Wolfendale, (Reidel Publishing Co., Dordrecht, 1981), p. 361.
20. I. Cherchneff, EAS Publications Series, 60, 175 (2013). DOI:10.1051/eas/1360020
21. I. Cherchneff and E. Dwek, Astrophys. J. 703 (1), 642 (2009). DOI:10.1088/0004-637X/703/1/642
22. I. Cherchneff and E. Dwek, Astrophys. J. 713 (1), 1 (2010). DOI:10.1088/0004-637X/713/1/1
23. I. Cherchneff and A. Sarangi, Proc. IAU Symp. No. 280, Ed. by J. Cernicharo and R. Bachiller, (Cambridge University Press, Cambridge, 2011), p. 228.
24. R. A. Chevalier and R. P. Kirshner, Astrophys. J. 233, 154 (1979). DOI:10.1086/157377
25. D. F. Cioffi, C. F. McKee, and E. Bertschinger, Astrophys. J. 334, 252 (1988). DOI:10.1086/166834
26. P. Cristofari and V. Tatischeff, in Proc. Ann. Meet. French Soc. Astron. and Astrophys. (SF2A-2024), Marseille, France, 2024, Ed. by M. Béthermin, K. Baillié, N. Lagarde, et al. (online at https://sf2a.eu/proceedings/2024/book.pdf, 2024), p. 229.
27. 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
28. D. Docenko and R. A. Sunyaev, Astron. and Astrophys. 509, id. A59 (2010). DOI:10.1051/0004-6361/200810366
29. B. T. Draine, ASP Conf. Ser., 414, 453 (2009a). DOI:10.48550/arXiv.0903.1658
30. B. T. Draine, Space Science Reviews 143 (1-4), 333 (2009b). DOI:10.1007/s11214-008-9411-7
31. B. T. Draine and E. E. Salpeter, Astrophys. J. 231, 438 (1979a). DOI:10.1086/157206
32. B. T. Draine and E. E. Salpeter, Astrophys. J. 231, 77 (1979b). DOI:10.1086/157165
33. E. Dwek, Astrophys. J. 825 (2), article id. 136 (2016). DOI:10.3847/0004-637X/825/2/136
34. E. Dwek, S. M. Foster, and O. Vancura, Astrophys. J. 457, 244 (1996). DOI:10.1086/176725
35. J. Ellis, B. D. Fields, and D. N. Schramm, Astrophys. J. 470, 1227 (1996). DOI:10.1086/177945
36. J. Ellis and D. N. Schramm, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 92 (1), 235 (1995). DOI:10.1073/pnas.92.1.235
37. D. C. Ellison, L. O. Drury, and J.-P. Meyer, Astrophys. J. 487 (1), 197 (1997). DOI:10.1086/304580
38. P. S. Epstein, Physical Review 23 (6), 710 (1924). DOI:10.1103/PhysRev.23.710
39. R. I. Epstein, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 193, 723 (1980). DOI:10.1093/mnras/193.4.723
40. J. Feige, A. Wallner, R. Altmeyer, et al., Physical Review Letters 121 (22), id. 221103 (2018). DOI:10.1103/PhysRevLett.121.221103
41. A. Ferrara and R.-J. Dettmar, Astrophys. J. 427, 155 (1994). DOI:10.1086/174128
42. A. Ferrara, F. Ferrini, B. Barsella, and S. Aiello, Astron. and Astrophys. 240, 259 (1990)
43. R. A. Fesen, J. A. Zastrow, M. C. Hammell, et al., Astrophys. J. 736 (2), id. 109 (2011). DOI:10.1088/0004-637X/736/2/109
44. B. Fields, J. R. Ellis, W. R. Binns, et al., Bull. Amer. Astron. Soc. 51 (3), id. 410 (2019). DOI:10.48550/arXiv.1903.04589
45. B. J. Fry, B. D. Fields, and J. R. Ellis, Astrophys. J. 894 (2), id. 109 (2020). DOI:10.3847/1538-4357/ab86bf
46. C. Gall, J. Hjorth, D. Watson, et al., Nature 511 (7509), 326 (2014). DOI:10.1038/nature13558
47. D. P. Galligan and W. J. Baggaley, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 359 (2), 551 (2005). DOI:10.1111/j.1365-2966.2005.08918.x
48. E. A. Godenko and V. V. Izmodenov, Advances in Space Research 72 (11), 5142 (2023). DOI:10.1016/j.asr.2023.09.016
49. H. Hirashita and A. K. Inoue, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 487 (1), 961 (2019). DOI:10.1093/mnras/stz1348
50. H. Hirashita and H. Yan, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 394 (2), 1061 (2009). DOI:10.1111/j.1365-2966.2009.14405.x
51. T. Hoang, A. Lazarian, and R. Schlickeiser, Astrophys. J. 806 (2), article id. 255 (2015). DOI:10.1088/0004-637X/806/2/255
52. A. K. Inoue and H. Kamaya, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 341 (3), L7 (2003).DOI:10.1046/j.1365-8711.2003.06619.x
53. A. V. Ivlev, M. Padovani, D. Galli, and P. Caselli, Astrophys. J. 812 (2), article id. 135 (2015). DOI:10.1088/0004-637X/812/2/135
54. R. K. Janev, Y. V. Ralchenko, T. Kenmotsu, and K. Hosaka, Journal of Nuclear Materials 290-293, 104 (2001). DOI:10.1016/S0022-3115(00)00612-7
55. A. P. Jones, A.G.G.M. Tielens, and D. J. Hollenbach, Astrophys. J. 469, 740 (1996). DOI:10.1086/177823
56. I. D. Karachentsev and D. A.Makarov, Astron. J. 111, 794 (1996). DOI:10.1086/117825
57. F. Kirchschlager, M. J. Barlow, and F. D. Schmidt, Astrophys. J. 893 (1), id. 70 (2020). DOI:10.3847/1538-4357/ab7db8
58. F. Kirchschlager, F. D. Schmidt, M. J. Barlow, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 489 (4), 4465 (2019). DOI:10.1093/mnras/stz2399
59. K. Knie, G. Korschinek, T. Faestermann, et al., Physical Review Letters 93 (17), id. 171103 (2004). DOI:10.1103/PhysRevLett.93.171103
60. C. S. Kochanek, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 444 (3), 2043 (2014). DOI:10.1093/mnras/stu1559
61. L. V. Kostyukova, V. V. Prudskikh, and Y. A. Shchekinov, Astronomy Reports 54 (1), 48 (2010). DOI:10.1134/S1063772910010063
62. T. Kozasa, H. Hasegawa, and K. Nomoto, Astrophys. J. 344, 325 (1989). DOI:10.1086/167801
63. T. Kozasa, T. Nozawa, N. Tominaga, et al., ASP Conf. Ser., 414, 43 (2009).
64. H. Kru¨ ger, P. Strub, E. Gru¨ n, and V. J. Sterken, Astrophys. J. 812 (2), article id. 139 (2015). DOI:10.1088/0004-637X/812/2/139
65. W. Kundt, Proc.Workshop on Supernova Shells and Their Birth Events, Physikzentrum Bad Honnef, Germany, 1988, Eds. by W. Kundt 316 (Springer-Verlag, Berlin, 1988), p. 1–14.
66. M. Landgraf, W. J. Baggaley, E. Gru¨ n, et al., Journal of Geophysical Research 105 (A5), 10343 (2000). DOI:10.1029/1999JA900359
67. A. Lazarian and H. Yan, Astrophys. J. 566 (2), L105 (2002). DOI:10.1086/339675
68. J.-J. Lee, S. Park, J. P. Hughes, and P. O. Slane, Astrophys. J. 789 (1), article id. 7 (2014). DOI:10.1088/0004-637X/789/1/7
69. T. Matheson, A. V. Filippenko, L. C. Ho, et al., Astron. J. 120 (3), 1499 (2000). DOI:10.1086/301519
70. L. Mattsson and R. Hedvall, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 509 (3), 3660 (2022). DOI:10.1093/mnras/stab3216
71. C. F. McKee, D. J. Hollenbach, G. C. Seab, and A. G. G. M. Tielens, Astrophys. J. 318, 674 (1987). DOI:10.1086/165403
72. A. L. Melott, B. C. Thomas, M. Kachelrieß, et al., Astrophys. J. 840 (2), article id. 105 (2017). DOI:10.3847/1538-4357/aa6c57
73. E. R. Micelotta, E.Dwek, and J.D. Slavin, Astron. and Astrophys. 590, id. A65 (2016). DOI:10.1051/0004-6361/201527350
74. E. R. Moseley, R. Teyssier, and B. T. Draine, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 518 (2), 2825 (2023). DOI:10.1093/mnras/stac3231
75. M. S. Murga, D. S. Wiebe, E. E. Sivkova, and V. V. Akimkin, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 488 (1), 965 (2019). DOI:10.1093/mnras/stz1724
76. N. Murray, J. C. Weingartner, and C. Capobianco, Astrophys. J. 600 (2), 804 (2004). DOI:10.1086/380117
77. B. B. Nath, T. Laskar, and J. M. Shull, Astrophys. J. 682 (2), 1055 (2008). DOI:10.1086/589224
78. T. Nozawa, T. Kozasa, and A. Habe, Astrophys. J. 648 (1), 435 (2006). DOI:10.1086/505639
79. T. Nozawa, T. Kozasa, A. Habe, et al., Astrophys. J. 666 (2), 955 (2007). DOI:10.1086/520621
80. T. Nozawa, T. Kozasa, H. Umeda, et al., Astrophys. J. 598 (2), 785 (2003). DOI:10.1086/379011
81. V. Prudskikh and Y. A. Shchekinov, Physics Letters A 372 (15), 2671 (2008). DOI:10.1016/j.physleta.2007.12.061
82. T. Rauscher, A. Heger, R. D. Hoffman, and S. E. Woosley, Astrophys. J. 576 (1), 323 (2002). DOI:10.1086/341728
83. A. Sarangi and I. Cherchneff, Astron. and Astrophys. 575, id. A95 (2015). DOI:10.1051/0004-6361/201424969
84. J. M. Scalo, P. K. Haff, Z. E. Switkowski, and T. A. Tombrello, Physics Letters B 70 (1), 137 (1977). DOI:10.1016/0370-2693(77)90362-8
85. M. M. Schulreich, D. Breitschwerdt, J. Feige, and C. Dettbarn, Astron. and Astrophys. 604, id. A81 (2017). DOI:10.1051/0004-6361/201629837
86. M. M. Schulreich, D. Breitschwerdt, J. Feige, and C. Dettbarn, Galaxies 6 (1), id. 26 (2018). DOI:10.3390/galaxies6010026
87. M. Sharma, B. B. Nath, and Y. Shchekinov, Astrophys. J. 736 (2), article id. L27 (2011). DOI:10.1088/2041-8205/736/2/L27
88. Y. Shchekinov, Astronomical and Astrophysical Transactions 26 (4), 227 (2007). DOI:10.1080/10556790601156667
89. Y. A. Shchekinov and B. Nath, Astrophys. and Space Sci. 335 (1), 207 (2011). DOI:10.1007/s10509-011-0640-y
90. Y. A. Shchekinov and B. B. Nath, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 2025 (11), id. 030 (2025). DOI:10.1088/1475-7516/2025/11/030
91. I. S. Shklovskij, Supernovae (Wiley, New York, 1969).
92. P. K. Shukla and R. Schlickeiser, Physics of Plasmas 10 (5), 1523 (2003). DOI:10.1063/1.1568119
93. J. M. Shull, Astrophys. J. 215, 805 (1977). DOI:10.1086/155417
94. B. M. Shustov and D. Z. Vibe, Astronomy Reports 39 (5), 578 (1995).
95. D. W. Silvia, B. D. Smith, and J. M. Shull, Astrophys. J. 715 (2), 1575 (2010). DOI:10.1088/0004-637X/715/2/1575
96. D. W. Silvia, B. D. Smith, and J. M. Shull, Astrophys. J. 748 (1), article id. 12 (2012). DOI:10.1088/0004-637X/748/1/12
97. A. Siraj and A. Loeb, Astrophys. J. 895 (2), id. L42 (2020a). DOI:10.3847/2041-8213/ab93d5
98. A. Siraj and A. Loeb, arXiv eprints astro/ph:2002.01476 (2020b). DOI:10.48550/arXiv.2002.01476
99. P. Slane, R. Ferrazzoli, P. Zhou, and J. Vink, Galaxies 12 (5), id. 59 (2024). DOI:10.3390/galaxies12050059
100. 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
101. J. D. Slavin, P. C. Frisch, H.-R. Müller, et al., Astrophys. J. 760 (1), article id. 46 (2012). DOI:10.1088/0004-637X/760/1/46
102. J. D. Slavin, A. P. Jones, and A. G. G. M. Tielens, Astrophys. J. 614 (2), 796 (2004). DOI:10.1086/423834
103. J. D. Slavin, R. K. Smith, A. Foster, et al., Astrophys. J. 846 (1), article id. 77 (2017). DOI:10.3847/1538-4357/aa8552
104. A. Sluder, M. Milosavljević, and M. H. Montgomery, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 480 (4), 5580 (2018). DOI:10.1093/mnras/sty2060
105. A. Socrates and B. T. Draine, Astrophys. J. 702 (1), L77 (2009). DOI:10.1088/0004-637X/702/1/L77
106. L. Spitzer, Physical Review 76 (4), 583 (1949). DOI:10.1103/PhysRev.76.583
107. J. Spyromilio, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 266, L61 (1994). DOI:10.1093/mnras/266.1.L61
108. R. A. Stathakis, M. A. Dopita, R. D. Cannon, and E. M. Sadler, in Proc. Tenth Santa Cruz Summer Workshop in Astronomy and Astrophysics on Supernovae, Lick Observatory, Santa-Cruz, 1989, Ed. by S. E. Woosley (Springer-Verlag, New York, 1991) p. 95.
109. V. J. Sterken, L. R. Baalmann, B. T. Draine, et al., Space Science Reviews 218 (8), id. 71 (2022). DOI:10.1007/s11214-022-00939-7
110. R. S. Sutherland and M. A. Dopita, Astrophys. J. 439, 381 (1995). DOI:10.1086/175181
111. A. D. Taylor, W. J. Baggaley, and D. I. Steel, Nature 380 (6572), 323 (1996). DOI:10.1038/380323a0
112. B. C. Thomas, E. E. Engler, M. Kachelrieß, et al., Astrophys. J. 826 (1), article id. L3 (2016). DOI:10.3847/2041-8205/826/1/L3
113. A. A. Thoul and D. H. Weinberg, Astrophys. J. 442, 480 (1995). DOI:10.1086/175455
114. A. G. G. M. Tielens, C. G. Seab, D. J. Hollenbach, and C. F. McKee, Astrophys. J. 319, L109 (1987). DOI:10.1086/184964
115. P. Todini and A. Ferrara, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 325 (2), 726 (2001). DOI:10.1046/j.1365-8711.2001.04486.x
116. J. K. Truelove and C. F. McKee, Astrophys. J. Suppl. 120 (2), 299 (1999). DOI:10.1086/313176
117. E. O. Vasiliev and Y. A. Shchekinov, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 527 (3), 8755 (2024). DOI:10.1093/mnras/stad3820
118. C.-Y. Wang and R. A. Chevalier, Astrophys. J. 574 (1), 155 (2002). DOI:10.1086/340795
119. S. Wang, A. Li, and B. W. Jiang, Astrophys. J. 811 (1), article id. 38 (2015). DOI:10.1088/0004-637X/811/1/38
120. K. Weiler, Supernovae and Gamma-Ray Bursters (Springer-Verlag, Berlin, 2003). DOI:10.1007/3-540-45863-8
121. J. C. Weingartner and B. T. Draine, Astrophys. J. Suppl. 134 (2), 263 (2001). DOI:10.1086/320852
122. R. Wesson, M. J. Barlow, M. Matsuura, and B. Ercolano, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 446 (2), 2089 (2015). DOI:10.1093/mnras/stu2250
123. B. Wolfe, P. M. Routly, A. S. Wightman, and L. Spitzer, Physical Review 79 (6), 1020 (1950). DOI:10.1103/PhysRev.79.1020
124. H. Yan, A. Lazarian, and B. T. Draine, Astrophys. J. 616 (2), 895 (2004). DOI:10.1086/425111
125. Y. B. Zel’dovich and Y. P. Raizer, Physics of Shock Waves and High-temperature Hydrodynamic Phenomena, Vol. 1 (Academic Press, New York, 1967).
High-Velocity Dust Grains Produced by a Supernova Explosion
© 2026
E. O. Vasiliev1*
1Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences, Moscow, 117997 Russia
*E-mail: eugstar@mail.ru
*E-mail: eugstar@mail.ru
Motivated by the discovery of a meteor with a velocity of more than \(300~km\,s^{-1}\) by Victor L. Afanasiev in 2007, we study how dust grains formed in the supernova (SN) ejecta at its free-expansion phase can keep its high velocity obtained from the gas, where these grains have been born. Using a one-dimensional spherically symmetric Lagrangian approach, we follow the dynamics of grains during the interaction of an SN ejecta with the ambient interstellar gas. We have found that grains larger 0.3 μm can cross the SN forward shock front and reach the ambient interstellar medium. They are destroyed inefficiently, thus, their sizes remain close to the initial ones. In a diffuse interstellar gas with the density less than \(1\,sm^{-3}\), the grains larger than 1 μm move with a velocity of about 1–2 thousand \(km ^{-1}\) and propagate over distances exceeding 40–90 pc from the SN origin within tens of kiloyears. In a dense environment, the propagation of grains is significantly suppressed: even large grains do not spread over distances greater than 50% of the current SN remnant size. Grains born close to the edge of the SN ejecta core in lower-mass ejecta reach greater distances. Thus, high-velocity grains are expected to be formed in this part of the ejecta with a mass of lower than \(3\,M_\odot\) of an SN remnant evolving in a diffuse gas with the density less than \(1\,sm^{-3}\). We discuss possible consequences for dust transport out of galactic disks.
Keywords:
shock waves, ISM: supernova remnants, ISM: dust
К содержанию номера