Clasificación de Ondas de Choque:
Ondas tipo C y J
Harold Francke
Medio Interestelar
Introducción
• Una onda de choque es un pulso que se transporta
en un medio de una velocidad mayor que la del
sonido, en consecuencia, el medio (gas) delante de
la onda no se percata cuando ésta se acerca y esto
causa un salto abrupto en densidad, presión y
temperatura.
• Las características de este choque están
íntimamente relacionadas a las condiciones
preexistentes en el medio, por lo cual, clasificar
los choques permite aprender sobre el medio
interestelar.
Características distintivas
generales
• Los choques se clasifican según la
importancia de los procesos colisionales:
• Choques colisionales: Si la disipación de
energía en el frente de choque se produce
mediante colisiones de las partículas.
• Choques no colisionales: Si la disipación se
produce mediante la interacción colectiva de las
partículas con campos electromagnéticos
turbulentos. (ej. El viento solar contra la
magnetósfera terrestre)
• El choque puede ser radiativo o no,
dependiendo de la velocidad y de la
densidad inicial:
• Si uno considera la etapa de una supernova en
que la energia se mantiene constante, se puede
demostrar que:
Entonces existe una velocidad critica, debajo de
la cual, la colisiones son suficientes como para
enfriar el gas.
• Si la velocidad es >110 Km/s (y esta dentro de la región
“Preionized”), el frente de choque puede crear un
precursor preionizado.
La estructura del choque
puede cambiar mucho si la
expansión se produce
contra un medio
molecular.
Si v < 40 Km/s , el choque
no tiene suficiente energia
para disociar las moléculas
y los procesos radiativos y
de cambios químicos
pasan a ser importantes.
(**)
La dinámica de choques en nubes
moleculares
• Debido a que en general la fracción de
ionización en nubes moleculares densas es
muy baja, la inecia debida al fluido de iones
es muy baja. Pero su presencia es
fundamental, ya que son éstos los que
interactúan con los campos EM.
• Hay que considerar el fluido ionizado y el
neutro como dos componentes
independientes, entremezclados.
• En este caso, las onda de choque tiene que
tener una velocidad mayor que la de Alfvén
(de las ondas MHD de gran longitud de
onda).
• El efecto de los choques neutral-ión es
disminuir la amplitud de la onda MHD y
acelerar y calentar el fluido neutro.
Choques tipo C y tipo J
• Si el frente de choque es delgado (ancho~camino libre
medio colisional), las variables hidrodinámicas sufren
un salto, y estos choques se denominan de tipo J.
• Los remanentes jóvenes de SN son choques no colisionales y
en gas que está ionizado.
• En el caso en que las colisiones disipen la energía, el
frente de choque se hace gordo y continuo, se denomina
tipo C.
• Se produce típicamente en nubes moleculares, donde hay baja
ionización y alta densidad.
Tipos de choque y velocidad del sonido
• Si el fluido neutral se
mantiene frío, el flujo será
completamente supersónico.
(tipo C)
• Si el fluido se logra
calentar, sube en ese punto
la velocidad del sonido:
• Si la transición supersubsónico es abrupto,
mediante un subchoque, será
de tipo J.
• Si la transición es suave, será
de tipo C*
(**)
Ejemplos
Tipo C
tipo J
ROSAT
Resumen
• Existe una diferencia fundamental en las
características de continuidad de las
variables hidrodinámicas de una onda de
choque que permite diferenciar entre
choques tipo C, J y C*
• Esta diferencia depende de que las
condiciones físicas permitan o no el
suficiente incremento de la temperatura en el
frente de choque.
Referencias
• “Interstellar Shock Waves”, C. McKee &
B.Draine, Science, v.252, 19/04/91,p.397
(**)
• “Interstellar Shock Waves”, C. McKee & D.
Hollenbach, ARAA 1980, 18, p.219
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