Политропа - одно из самых простых и очень распространенных уравнений состояния вещества, когда давление зависит только от плотности, причем степенным образом.

Модели звезд, состоящих из политропного гравитирующего газа, так называемые "политропные шары", начали рассматриваться почти сто лет назад. (Подробнее теорию политропных шаров можно прочитать в одной из глав книги Блинникова, Зельдовича и Шакуры.) Эти модели очень просты (проще только модель звезды, состоящей из несжимаемого самогравитирующего вещества), однако они "достаточно хорошо" воспроизводят некоторые свойства реальных звезд. Конечно, политропная модель не описывает даже таких неотъемлемых свойств звезды, как выделение энергии в центре и ее лучистый или конвективный перенос к поверхности, однако радиальное распределение плотности и некоторые динамические свойства звезд воспроизводятся качественно правильно (т.е. похоже). Лучше всего политропные модели воспроизводят свойства однородных звезд (звезд главной последовательности, белых карликов и нейтронных звезд) и внешних частей звезд на поздних стадиях эволюции (в частности, Сверхновых).

Теперь собственно о данной работе. Если в центре политропной звезды мгновенно выделится энергия E_blast сравнимая по величине с гравитационной энергией связи звезды E_bind, то какая доля массы звезды рассеется в пространстве? Авторы провели серию подобных расчетов с помощью одномерного Лагранжева алгоритма. Результаты, для широкого интервала показателей политроп n, приведены на рисунке. По горизонтальной оси откладывается отношение энергии взрыва к энергии связи звезды E_blast/E_bind в процентах, по вертикальной оси - доля сброшенной массы (также в процентах). Доля сбрасываемой массы растет с ростом энергии, но даже при E_blast=E_bind теряется только 20-30% вещества звезды. При дальнейшем росте энергии взрыва она возрастает примерно до 50+/-5%, а затем картина скачком меняется - звезды начинают разрушаться полностью! Критические значения энергии взрыва показаны точками на правых концах каждой из кривых.

Можно ожидать, что при взрывах сверхновых и, особенно, при более слабых взрывах новых звезд, которых выделяемая энергия не превышает критическую, существенная доля выброшенного в первый момент вещества через некоторое время выпадет обратно на поверхность звезд (это явление называется fall-back).

P.S. Сергей Иванович Блинников сделал важный комментарий, о том, что подобные расчеты были 40 лет назад проведены Д.К. Надежиным и Д.А. Франк-Каменецким. Результаты опубликованы в АЖ за 1962 г.