Ondas de choque en astrofísica

Ejemplos de ondas de choque encontradas en astrofísica: objeto Herbig-Haro (izquierda) y remanentes de supernova (derecha).

Las ondas de choque son comunes en entornos astrofísicos . ^{[ 1 ]}

Debido a la baja densidad ambiental , la mayoría de las ondas de choque astronómicas son sin colisión . Esto significa que las ondas de choque no se forman por colisiones de Coulomb de dos cuerpos , ya que el camino libre medio para estas colisiones es demasiado grande, a menudo superando el tamaño del sistema. Dichas ondas de choque fueron teorizadas por primera vez por Frederic de Hoffmann y Edward Teller , ^{[ 2 ]} quienes estudiaron ondas de choque en fluidos magnetizados con conductividad infinita. El mecanismo preciso para la disipación de energía y la generación de entropía en dichas ondas de choque aún está bajo investigación, pero se acepta ampliamente que el mecanismo general que las impulsa consiste en la interacción onda-partícula e inestabilidades del plasma , que operan en la escala de la profundidad de penetración del plasma , que suele ser mucho menor que el camino libre medio.

Se sabe que las ondas de choque sin colisiones están asociadas con partículas de energía extremadamente alta , aunque no se ha establecido definitivamente si los fotones de alta energía observados son emitidos por protones , electrones o ambos. En general, se cree que las partículas energéticas son aceleradas por el mecanismo de aceleración de Fermi . Suele aceptarse que las ondas de choque causadas por remanentes de supernovas que se expanden en el medio interestelar aceleran los rayos cósmicos medidos por encima de la atmósfera terrestre. ^{[ 3 ]}

Las ondas de choque en entornos estelares, como las que se producen dentro de una explosión de supernova por colapso de núcleo , suelen ser ondas de choque mediadas por radiación. Estas ondas se forman por la colisión de fotones con los electrones de la materia, y la energía residual de estas ondas está dominada por la densidad de energía de la radiación, en lugar de la energía térmica de la materia.

Un tipo importante de choque astrofísico es el choque relativista, en el que la velocidad del choque representa una fracción considerable de la velocidad de la luz. Estos choques son exclusivos de los entornos astrofísicos y pueden producirse sin colisiones o mediante radiación. Teóricamente, se espera que los choques relativistas se presenten en estallidos de rayos gamma , chorros de núcleos galácticos activos y en algunos tipos de supernovas.

• Ondas de choque interplanetarias debidas a erupciones solares y eyecciones de masa coronal , descubiertas originalmente mediante inicios repentinos geomagnéticos .
• Las ondas de choque se formaron alrededor de los planetas en los vientos estelares, y a veces también alrededor de las propias estrellas.
• Restos de supernova que generan una onda de choque a través del medio interestelar (ISM).
• Ondas de choque viajando a través de una estrella masiva mientras explota en una supernova de colapso de núcleo . ^{[ 4 ]}
• Ondas de choque en el gas interestelar , causadas por una colisión entre nubes moleculares o por un colapso gravitacional de una nube.
• Choques de acreción en el borde de los cúmulos de galaxias .